KR20220125182A - Method for manufacturing multi-tone photomask, and multi-tone photomask - Google Patents

Method for manufacturing multi-tone photomask, and multi-tone photomask Download PDF

Info

Publication number
KR20220125182A
KR20220125182A KR1020220027401A KR20220027401A KR20220125182A KR 20220125182 A KR20220125182 A KR 20220125182A KR 1020220027401 A KR1020220027401 A KR 1020220027401A KR 20220027401 A KR20220027401 A KR 20220027401A KR 20220125182 A KR20220125182 A KR 20220125182A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
etching
semi
light
transmissive
Prior art date
Application number
KR1020220027401A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
신고 야마다
료타 우에미나미
Original Assignee
가부시키가이샤 에스케이 일렉트로닉스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 에스케이 일렉트로닉스 filed Critical 가부시키가이샤 에스케이 일렉트로닉스
Publication of KR20220125182A publication Critical patent/KR20220125182A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/80Etching
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/54Absorbers, e.g. of opaque materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

A method for manufacturing a multi-gradation photomask that does not require alignment and a multi-gradation photomask are provided. The method of manufacturing a multi-gradation photomask comprises the steps of: preparing an intermediate body in a structure of laminates having a semi-transmissive film (3) stacked on a transparent substrate (2), an intermediate film (4) having an etching characteristic different from the etching characteristics of the semi-transmissive film (3) and stacked on the semi-transmissive film (3) to overlap the semi-transmissive film (3) and a light-shielding film (5) having the same etching characteristics as the semi-transmissive film (3) and laminated on the intermediate film (4) such that at least a part of a peripheral region of the intermediate film (4) is exposed wherein at least a portion of the exposed part of the intermediate film (4) has a shape in which an edge (4a) spreads outward coming closer to the transparent substrate (2); finally removing the exposed part of the intermediate film (4) by dividing a plurality of times and etching the same; and changing the transmittance of the exposed part by plasma processing the exposed part of the semi-transmissive film (3) after each round of etching that excludes or includes the final round. The present invention is to realize the high precision of a multi-gradation photomask without misalignment.

Description

다계조 포토마스크의 제조 방법 및 다계조 포토마스크{METHOD FOR MANUFACTURING MULTI-TONE PHOTOMASK, AND MULTI-TONE PHOTOMASK}The manufacturing method of a multi-gradation photomask, and a multi-gradation photomask TECHNICAL FIELD

본 발명은 그라데이션(gradation)부를 갖는 다계조(多階調) 포토마스크의 제조 방법 및 다계조 포토마스크에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a multi-gradation photomask having a gradation portion, and to a multi-gradation photomask.

다계조 포토마스크는 투과부의 투과율과 차광부의 투과율 사이의 투과율을 갖는 반투과부를 구비(포함)함으로써, 투과부에 의한 백색 계조 및 차광부에 의한 흑색 계조의 2계조와, 반투과부에 의한 백색과 흑색의 중간(그레이톤)의 계조를 합한 다계조(3계조 이상)를 실현한다. 다계조 포토마스크를 사용함으로써, 1회의 노광(露光)으로 노광량이 상이한 패턴을 포토레지스트(photoresist)에 형성할 수 있다. 이 때문에, 포토마스크의 사용 매수의 삭감, 제조 공정의 삭감, 나아가서는 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.The multi-gradation photomask includes (includes) a semi-transmissive portion having a transmittance between the transmittance of the transmitting portion and the transmittance of the light-shielding portion. Multiple gradations (three or more gradations) are realized by adding the gradations in the middle of black (gray tones). By using a multi-gradation photomask, it is possible to form a pattern in a photoresist with different exposure amounts in one exposure. For this reason, reduction of the number of sheets used of a photomask, reduction of a manufacturing process, and also reduction of manufacturing cost can be aimed at.

다계조 포토마스크의 일종으로서, 그라데이션 마스크가 있다. 그라데이션 마스크는 그라데이션부를 구비하는 포토마스크이다(특허문헌 1). 그라데이션부는 투과율이 상이한 복수의 영역으로 구성된다. 보다 상세하게는, 그라데이션부는 반투과부에서의 반투과부와 투과부의 경계 영역에 마련(설치 또는 형성)되고, 투과율이 반투과부와 투과부의 경계를 향해 단계적으로 높아지는 복수의 영역으로 구성된다.As a kind of multi-gradation photomask, there is a gradation mask. A gradation mask is a photomask provided with a gradation part (patent document 1). The gradation portion is composed of a plurality of regions having different transmittances. More specifically, the gradation part is provided (installed or formed) in the boundary region between the transflective part and the transmissive part in the transflective part, and is composed of a plurality of regions in which the transmittance is gradually increased toward the boundary between the transflective part and the transmissive part.

[특허문헌 1] 일본특허공개 2011-209759호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2011-209759

종래의 그라데이션 마스크의 제조 방법은, 차광부를 구성하는 패턴의 묘화(描畵) 공정(노광 공정) 및 반투과부를 구성하는 패턴의 묘화 공정이라는 적어도 2회의 묘화 공정을 필요로 한다. 그리고, 묘화 공정이 복수회(여러 번)가 되면, 각 공정에서 형성되는 패턴의 위치 벗어남(얼라인먼트 어긋남)이 발생하기 쉬워진다.The conventional method for manufacturing a gradation mask requires at least two drawing steps: a drawing step (exposure step) of a pattern constituting a light-shielding portion and a drawing step of a pattern constituting a semi-transmissive portion. And when the drawing process becomes multiple times (several times), it will become easy to generate|occur|produce the position shift (alignment shift) of the pattern formed in each process.

이에 대한 대책으로서 얼라인먼트 마크의 이용이 있다. 2회째 이후의 묘화 공정에 있어서, 얼라인먼트 마크를 판독함으로써, 얼라인먼트(위치 맞춤)를 행한다는 것이다. 그러나, 얼라인먼트 마크를 이용해도 얼라인먼트 어긋남을 완전히 없애는 것은 불가능하고, 최대 500nm의 얼라인먼트 어긋남이 발생해버린다. 이 때문에, 다계조 포토마스크의 고정밀화가 곤란한 상황이 되어 있다.As a countermeasure against this, there is the use of an alignment mark. The drawing process after the 2nd time WHEREIN: It is that alignment (alignment) is performed by reading an alignment mark. However, even if an alignment mark is used, it is impossible to completely eliminate an alignment shift, and an alignment shift of 500 nm at most will generate|occur|produce. For this reason, it has become a situation where it is difficult to make high-definition multi-gradation photomask.

이에 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 얼라인먼트 어긋남이 없고, 다계조 포토마스크의 고정밀화를 실현할 수 있는 다계조 포토마스크의 제조 방법 및 다계조 포토마스크를 제공하는 것을 과제로 한다.Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multi-gradation photomask and a multi-gradation photomask capable of realizing high-definition multi-gradation photomasks without misalignment.

본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법은,A method of manufacturing a multi-gradation photomask according to the present invention,

투과부, 반투과부 및 차광부를 구비하고, 반투과부에, 투과율이 반투과부와 투과부의 경계를 향해 단계적으로 높아지는 복수의 영역으로 구성되는 그라데이션부를 구비하는, 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서A method of manufacturing a multi-gradation photomask, comprising: a transmissive part, a semi-transmissive part, and a light-shielding part;

소정의 패턴 형상을 갖고 투명 기판 위에 적층되는 반투과막과, 반투과막과 상이한 에칭 특성을 갖고 반투과막 위에 겹치도록 적층되는 중간막과, 소정의 패턴 형상 및 반투과막과 동일한 에칭 특성을 갖고 중간막의 주변 영역의 적어도 일부가 노출되도록 중간막 위에 적층되는 차광막을 구비하고, 중간막의 노출된 부분의 적어도 일부가 투명 기판에 접근할수록 에지가 외측으로 퍼지는 형상을 갖는, 이들 적층막 구조로 이루어지는 중간체를 준비하는 중간체 준비 공정과,A semi-transmissive film having a predetermined pattern shape and laminated on a transparent substrate, an intermediate film having an etching characteristic different from that of the semi-transmissive film and stacked so as to overlap the semi-transmissive film, and a predetermined pattern shape and etching characteristics identical to those of the semi-transmissive film, An intermediate comprising a light-shielding film laminated on the intermediate film so that at least a portion of the peripheral region of the intermediate film is exposed, and having a shape in which the edge spreads outward as at least a part of the exposed portion of the intermediate film approaches the transparent substrate; An intermediate preparation process to prepare, and

중간막의 노출된 부분을 복수회로 나누어 에칭하여 최종적으로 제거하는 중간막 분할 에칭 공정과,an intermediate film division etching process in which the exposed portion of the intermediate film is divided into a plurality of times and etched to be finally removed;

최종회를 제외하거나 최종회를 포함하는 각회의 에칭 후에, 반투과막의 노출된 부분을 플라즈마 처리하고, 해당 부분의 투과율을 변경하는 플라즈마 처리 공정을 구비하는After each etching except the last time or including the last time, plasma treatment of the exposed portion of the semi-permeable film, and a plasma treatment step of changing the transmittance of the portion

다계조 포토마스크의 제조 방법이다.A method of manufacturing a multi-gradation photomask.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크는,In addition, the multi-gradation photomask according to the present invention,

투과부, 반투과부 및 차광부를 구비한 다계조 포토마스크로서,A multi-gradation photomask having a transmissive part, a semi-transmissive part, and a light-shielding part, comprising:

소정의 패턴 형상을 갖고, 투명 기판 위에 적층되는 반투과막과,A semi-transmissive film having a predetermined pattern shape and laminated on a transparent substrate;

반투과막과 상이한 에칭 특성을 가지며, 반투과막의 주변 영역의 적어도 일부가 노출되도록 반투과막 위에 적층되는 중간막과,an interlayer film having etching properties different from that of the semi-transmissive film and laminated on the semi-transmissive film such that at least a portion of a peripheral region of the semi-transmissive film is exposed;

소정의 패턴 형상 및 반투과막과 동일한 에칭 특성을 갖고, 중간막 위에 겹치도록 적층되는 차광막을 구비하고,A light-shielding film having a predetermined pattern shape and etching characteristics identical to those of the semi-transmissive film and stacked on the intermediate film is provided;

반투과막의 노출된 부분의 적어도 일부는 투과율이 반투과막의 에지를 향해 단계적으로 높아지는 복수의 영역으로 구성되는 그라데이션부를 구비하는At least a part of the exposed portion of the semi-transmissive film is provided with a gradation portion composed of a plurality of regions in which transmittance is increased step by step toward the edge of the semi-permeable film.

다계조 포토마스크이다.It is a multi-gradation photomask.

여기서, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법의 일 태양으로서,Here, as an aspect of the method for manufacturing a multi-gradation photomask according to the present invention,

중간체 준비 공정은 중간체를 제조하는 중간체 제조 공정을 포함하고,The intermediate preparation process includes an intermediate preparation process for preparing the intermediate;

중간체 제조 공정은,The intermediate manufacturing process is

포토마스크 블랭크(photo mask blanks)의 표면에 레지스트막을 형성하는 레지스트막 형성 공정과,A resist film forming process of forming a resist film on the surface of photo mask blanks;

소정의 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,a resist pattern forming step of forming a predetermined resist pattern;

레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막의 노출된 부분을 에칭하여 제거하는 차광막 에칭 공정과,A light-shielding film etching step of etching and removing the exposed portion of the light-shielding film using the resist pattern as a mask;

차광막을 마스크로 하여, 중간막의 노출된 부분 중에서, 막두께 방향에 있어서의 소정의 깊이의 부분을 에칭하여 제거하는 중간막 표면 에칭과, 차광막 중에서, 노출된 에지의 단면에서 내측 방향에 있어서의 소정의 깊이의 부분을 에칭하여 제거하는 차광막 사이드 에칭을 복수회 교대로 반복함으로써, 중간막의 해당 부분을 투명 기판에 가까울수록 에지가 외측으로 퍼지는(넓어지는) 형상으로 정형(整形)하는 정형 공정과,Using the light-shielding film as a mask, the intermediate film surface etching is performed by etching and removing a portion of a predetermined depth in the film thickness direction among the exposed portions of the intermediate film; A shaping process of forming the part of the intermediate film into a shape in which the edge spreads outward (wider) as it approaches the transparent substrate by alternately repeating the light-shielding film side etching in which the depth portion is etched and removed a plurality of times;

중간막을 마스크로 하여 반투과막의 노출된 부분을 에칭하여 제거하는 반투과막 에칭 공정과,A semi-transmissive film etching step of etching and removing the exposed portion of the semi-transmissive film using the intermediate film as a mask;

레지스트막을 제거하는 레지스트막 제거 공정을 구비하는A resist film removal step of removing the resist film, comprising:

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 이 경우,Also, in this case,

정형 공정은 중간막의 해당 부분을 계단 모양으로 정형하는The shaping process is to shape the corresponding part of the interlayer into a stepped shape.

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법의 다른 태양으로서,In addition, as another aspect of the method for manufacturing a multi-gradation photomask according to the present invention,

중간막 표면 에칭 및 차광막 사이드 에칭의 횟수는 그라데이션부의 계조수에 기초하여 설정되는The number of interlayer film surface etching and light shielding film side etching is set based on the number of gradations in the gradation part.

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법의 다른 태양로서,In addition, as another aspect of the method for manufacturing a multi-gradation photomask according to the present invention,

각 회의 중간막 표면 에칭의 에칭량은, 각 회의 중간막 표면 에칭의 에칭량의 합계가 중간막의 막두께와 같거나 또는 중간막의 막두께보다 소정의 크기만큼 커지도록 설정되는the etching amount of each interlayer film surface etching is set so that the sum of the etching amounts of each interlayer film surface etching is equal to the film thickness of the intermediate film or larger than the film thickness of the intermediate film by a predetermined size

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법의 또 다른 태양으로서,In addition, as another aspect of the method for manufacturing a multi-gradation photomask according to the present invention,

각 회의 차광막 사이드 에칭의 에칭량은, 그라데이션부의 투과율 구배(勾配, 경사)에 기초하여 설정되는The etching amount of each light shielding film side etching is set based on the transmittance gradient of the gradation part.

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법의 또 다른 태양으로서,In addition, as another aspect of the method for manufacturing a multi-gradation photomask according to the present invention,

레지스트 패턴의 그라데이션부에 대응하는 부분의 에지의 위치는 반투과막 에칭 공정 후의 반투과막의 에지의 위치에 대해 반투과막, 중간막 및 차광막의 막두께의 합계값 또는 이 합계값보다도 소정의 크기만큼 큰 값으로 바깥쪽으로 오프셋한 위치인The position of the edge of the portion corresponding to the gradation portion of the resist pattern is the sum of the film thicknesses of the semi-transmissive film, the intermediate film, and the light-shielding film, or a predetermined size higher than the total value with respect to the position of the edge of the semi-transmissive film after the semi-transmissive film etching process. A position that is offset outward by a large value

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법의 또 다른 태양으로서,In addition, as another aspect of the method for manufacturing a multi-gradation photomask according to the present invention,

중간막으로서, 반투과막 및 차광막보다도 에칭 레이트가 낮은 막이 선택되는As the intermediate film, a film having an etching rate lower than that of the semi-transmissive film and the light-shielding film is selected.

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법의 또 다른 태양으로서,In addition, as another aspect of the method for manufacturing a multi-gradation photomask according to the present invention,

중간막 분할 에칭 및 플라즈마 처리의 횟수는 그라데이션부의 계조수에 기초하여 설정되는The number of interlayer division etching and plasma processing is set based on the number of gradations in the gradation part.

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법의 또 다른 태양으로서,In addition, as another aspect of the method for manufacturing a multi-gradation photomask according to the present invention,

각 회의 플라즈마 처리의 처리 시간은 그라데이션부의 투과율 구배에 기초하여 설정되는The processing time of each plasma treatment is set based on the transmittance gradient of the gradation part.

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 일 태양으로서,In addition, as an aspect of the multi-gradation photomask according to the present invention,

중간막의 에지가 차광막의 에지보다도 내측으로 들어가는 것에 의해, 차광막의 에지의 하방에 중간막이 존재하지 않는 언더컷이 형성되고, 이에 더불어, 차광막의 단부가 오버행(overhang)하여 돌출단부가 되는When the edge of the interlayer film goes inward than the edge of the light-shielding film, an undercut in which the interlayer film does not exist is formed below the edge of the light-shielding film.

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 다른 태양으로서,In addition, as another aspect of the multi-gradation photomask according to the present invention,

중간막의 막두께는 90nm 이상 200nm 이하인The thickness of the interlayer film is not less than 90 nm and not more than 200 nm.

구성을 채용할 수 있다.configuration can be employed.

본 발명에 따르면, 묘화 공정은 1회면 된다. 이에 따라, 다계조 포토마스크의 제조 과정에서 얼라인먼트를 요하지 않게 된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 얼라인먼트 어긋남이 없고, 다계조 포토마스크의 고정밀화를 실현할 수 있다.According to the present invention, the drawing process may be performed once. Accordingly, alignment is not required in the manufacturing process of the multi-gradation photomask. Therefore, according to the present invention, there is no misalignment and high-definition multi-gradation photomask can be realized.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 요부 확대 단면도이다.
도 2(a) 내지 (d)는 다계조 포토마스크의 제조 방법의 설명도이다.
도 3(a) 내지 (d)는 도 2에 이어지는 설명도이다.
도 4(a) 내지 (d)는 도 3에 이어지는 설명도이다.
도 5(a) 내지 (d)는 도 4에 이어지는 설명도이다.
도 6(a) 내지 (c)는 도 5에 이어지는 설명도이다.
도 7(a) 내지 (c)는 플라즈마 처리 공정에서의 플라즈마 조사(照射) 시간의 설명도이다.
도 8은 반투과막의 에지의 위치와 레지스트막의 에지의 위치의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 9는 차광막의 에지의 위치와 레지스트막의 에지의 위치의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 10은 차광막의 단계적인 에지의 위치와 그라데이션부의 경계의 위치의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 11(a) 및 도 11(b)는 그라데이션부에서의 투과율 구배에 관한 설명도이다.
도 12(a) 및 12b는 차광막의 에지의 위치와 중간막의 에지의 위치의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 13(a)는 아일랜드형(볼록형)의 다계조 포토마스크의 요부 확대 단면도이다. 도 13(b)는 홀형(오목형)의 다계조 포토마스크의 요부 확대 단면도이다.
도 14(a) 내지 14(d)는 다계조 포토마스크의 다른 제조 방법의 설명도이다.
도 15(a) 내지 15(d)는 도 14에 이어지는 설명도이다.
도 16(a) 내지 16(d)는 다계조 포토마스크의 또 다른 제조 방법의 설명도이다.
도 17(a) 내지 17(d)는 도 16에 이어지는 설명도이다.
1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a multi-gradation photomask according to an embodiment of the present invention.
2(a) to (d) are explanatory views of a method of manufacturing a multi-gradation photomask.
3(a) to (d) are explanatory views following FIG. 2 .
4(a) to (d) are explanatory views following FIG. 3 .
5(a) to (d) are explanatory views following FIG. 4 .
6(a) to (c) are explanatory views following FIG. 5 .
7(a) to (c) are explanatory diagrams of plasma irradiation time in the plasma processing step.
8 is an explanatory diagram showing the relationship between the position of the edge of the semi-transmissive film and the position of the edge of the resist film.
Fig. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the position of the edge of the light-shielding film and the position of the edge of the resist film;
Fig. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the position of the edge of the light-shielding film and the position of the boundary of the gradation part.
11(a) and 11(b) are explanatory diagrams regarding the transmittance gradient in the gradation part.
12A and 12B are explanatory views showing the relationship between the position of the edge of the light-shielding film and the position of the edge of the intermediate film.
Fig. 13(a) is an enlarged cross-sectional view of main parts of an island type (convex type) multi-gradation photomask. Fig. 13(b) is an enlarged cross-sectional view of a main part of a hole-type (concave-type) multi-gradation photomask.
14(a) to 14(d) are explanatory views of another manufacturing method of a multi-gradation photomask.
15(a) to 15(d) are explanatory views following FIG. 14 .
16(a) to 16(d) are explanatory views of another method of manufacturing a multi-gradation photomask.
17(a) to 17(d) are explanatory views following FIG. 16 .

우선, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 구성에 대하여 설명한다.First, the configuration of a multi-gradation photomask according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1에 도시된 바와 같이, 다계조 포토마스크(1)는 투과부(20), 반투과부(30) 및 차광부(50)를 구비하고, 반투과부(30)에 그라데이션부(31)를 구비하는 그라데이션 마스크이다. 그라데이션부(31)는 투과율이 반투과부(30)와 투과부(20)의 경계를 향하여(반투과막(3)의 에지(3a)를 향하여) 단계적으로 높아지는 복수의 영역으로 구성된다. 본 실시 형태에서는, 그라데이션부(31)는 차광부(50)로부터 투과부(20)를 향하여 최내(最內)부(31C), 하나의 중간부(31B), 최외부(31A)의 3개의 영역(3계조)으로 구성된다. 따라서, 본 실시 형태에서는 다계조 포토마스크(1)가 5계조이다.As shown in FIG. 1 , the multi-gradation photomask 1 includes a transmissive part 20 , a transflective part 30 and a light blocking part 50 , and a gradation part 31 in the transflective part 30 . It is a gradient mask. The gradation part 31 is composed of a plurality of regions in which the transmittance is increased step by step toward the boundary between the transflective part 30 and the transmissive part 20 (towards the edge 3a of the transflective film 3 ). In the present embodiment, the gradation portion 31 has three regions: an innermost portion 31C, one intermediate portion 31B, and an outermost portion 31A from the light shielding portion 50 toward the transmissive portion 20 . (3 gradations). Accordingly, in the present embodiment, the multi-gradation photomask 1 has 5 gradations.

다계조 포토마스크(1)는, 투명 기판(2) 위에 반투과막(3), 중간막(에칭 스토퍼 막)(4) 및 차광막(5)이 이 순서로 적층된 포토마스크 블랭크에서 제조된다. 반투과막(3)이 최하층에 있는 것으로 인해, 이 포토마스크 블랭크는, 바닥(bottom)형이라고 불린다.The multi-gradation photomask 1 is manufactured from a photomask blank in which a semi-transmissive film 3, an intermediate film (etch stopper film) 4 and a light-shielding film 5 are laminated in this order on a transparent substrate 2 . Because the semi-permeable film 3 is in the lowermost layer, this photomask blank is called a bottom type.

포토마스크 블랭크에서, 반투과막(3)은 스퍼터링법, 증착법 등에 의해 투명 기판(2) 위에 성막(成膜)된다. 반투과막(3)의 막두께는, 예를 들면 10nm 내지 50nm의 범위이다. 중간막(4)은 스퍼터링법, 증착법 등에 의해 반투과막(3) 위에 성막된다. 중간막(4)의 막두께는, 예를 들면 90nm 내지 200nm의 범위이다. 이 이유에 대해서는 후술한다. 차광막(5)은 스퍼터링법, 증착법 등에 의해 중간막(4) 위에 성막된다. 차광막(5)의 막두께는, 예를 들면 50nm 내지 120nm의 범위이다.In the photomask blank, the semi-transmissive film 3 is formed on the transparent substrate 2 by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like. The film thickness of the semi-transmissive film 3 is, for example, in the range of 10 nm to 50 nm. The intermediate film 4 is formed on the semi-transmissive film 3 by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like. The film thickness of the intermediate film 4 is, for example, in the range of 90 nm to 200 nm. The reason for this will be described later. The light-shielding film 5 is formed on the intermediate film 4 by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like. The film thickness of the light shielding film 5 is, for example, in the range of 50 nm to 120 nm.

투명 기판(2)은 합성 석영 유리 등의 기판이다. 투명 기판(2)은, 다계조 포토마스크(1)를 이용한 묘화 공정에서 사용되는 노광광에 포함되는 대표 파장(예를 들면, i선, h선 또는 g 선)에 대하여 95% 이상의 투과율을 가진다. 또한, 노광광은, 예를 들면, i선, h선 또는 g선이어도 되고, 또는 이들 중 적어도 2개의 광을 포함하는 혼합광이어도 된다. 단, 노광광이 이들에 한정되는 것은 아니다.The transparent substrate 2 is a substrate such as synthetic quartz glass. The transparent substrate 2 has a transmittance of 95% or more with respect to a representative wavelength (eg, i-line, h-line, or g-line) included in the exposure light used in the drawing process using the multi-gradation photomask 1 . . The exposure light may be, for example, i-line, h-line, or g-line, or may be mixed light containing at least two of these lights. However, exposure light is not limited to these.

반투과막(3)은, Cr 또는 Cr계 화합물, Ni 또는 Ni계 화합물, Ti 또는 Ti계 화합물, Si계 화합물, 금속 실리사이드 화합물 등의 공지된 재질 중, Cr계의 재질이 사용된다. 본 실시 형태에서는, 반투과막(3)은 Cr계 화합물이 사용된다. 반투과막(3)은 하프톤(halftone)막이다. 또는, 반투과막(3)은 위상 시프트막이어도 된다. 반투과막(3)은, 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여, 투명 기판(2)의 투과율보다도 낮고, 차광막(5)의 투과율보다도 높은 투과율을 갖고, 대표 파장에 대하여 10% 내지 70%의 투과율이 되도록 설정된다.For the semi-permeable film 3, a Cr-based material is used among known materials such as Cr or Cr-based compound, Ni or Ni-based compound, Ti or Ti-based compound, Si-based compound, and metal silicide compound. In this embodiment, a Cr-based compound is used for the semi-permeable film 3 . The semi-permeable membrane 3 is a halftone membrane. Alternatively, the semitransmissive film 3 may be a phase shift film. The semi-transmissive film 3 has a transmittance lower than the transmittance of the transparent substrate 2 and higher than the transmittance of the light-shielding film 5 with respect to a representative wavelength included in the exposure light, and has a transmittance of 10% to 70% with respect to the representative wavelength. It is set so that it becomes the transmittance|permeability.

중간막(4)은 비 Cr계 재료가 사용된다. 본 실시 형태에서는, 중간막(4)은 Ni, Ti 또는 몰리브덴 실리사이드 화합물이 사용된다.For the interlayer film 4, a non-Cr-based material is used. In this embodiment, Ni, Ti, or a molybdenum silicide compound is used for the interlayer film 4 .

차광막(5)은 반투과막(3)과 동일한 재질이 사용된다. 본 실시 형태에서는, 차광막(5)은 Cr계 화합물이 사용된다. 차광막(5)은 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여 1% 이하의 투과율을 갖는다. 또는, 차광막(5)의 투과율이 1%보다 높아도, 차광부(50)에서의 적층 투과율이 1% 이하이면 된다. 또는 차광부(50)에서의 광학 농도(OD값)가 2.7 이상을 만족하면 된다.The light shielding film 5 is made of the same material as the semi-transmissive film 3 . In the present embodiment, a Cr-based compound is used for the light-shielding film 5 . The light shielding film 5 has a transmittance of 1% or less with respect to a representative wavelength included in the exposure light. Alternatively, even if the transmittance of the light-shielding film 5 is higher than 1%, the laminate transmittance in the light-shielding portion 50 may be 1% or less. Alternatively, the optical density (OD value) of the light blocking unit 50 may satisfy 2.7 or more.

반투과막(3) 및 차광막(5)은 동일한 재질이 사용됨으로써 에칭 특성이 동일하다. 그러나, 반투과막(3) 및 차광막(5)과, 중간막(4)은, 재질이 다르기 때문에, 에칭 특성이 상이하다. 즉, 반투과막(3) 및 차광막(5)은 중간막(4)에 대하여 에칭 선택성을 갖고, 중간막(4)은 반투과막(3) 및 차광막(5)에 대하여 에칭 선택성을 갖는다.The semi-transmissive film 3 and the light-shielding film 5 have the same etching characteristics because the same material is used. However, since the materials of the semi-transmissive film 3 and the light-shielding film 5 and the intermediate film 4 are different, the etching properties are different. That is, the semi-transmissive film 3 and the light-shielding film 5 have etching selectivity with respect to the intermediate film 4 , and the intermediate film 4 has etching selectivity with respect to the semi-transmissive film 3 and the light-shielding film 5 .

차광부(50)는 반투과막(3), 중간막(4) 및 차광막(5)이 제거되지 않고 잔존한 영역, 즉 차광막(5)의 에지(5a)까지의 차광막(5)이 존재하는 영역에 상당한다. 반투과부(30)는 차광부(50)와 투과부(20) 사이에 마련된다. 반투과부(30)는 포토마스크 블랭크로부터 중간막(4) 및 차광막(5)이 제거되어 반투과막(3)이 노출된 영역, 즉 차광막(5)의 에지(5a)로부터 반투과막(3)의 에지(3a)까지의 반투과막(3)이 노출된 영역에 상당(대응)한다. 투과부(20)는 포토마스크 블랭크로부터 반투과막(3), 중간막(4) 및 차광막(5)이 제거되어 투명 기판(2)이 노출된 영역, 즉 반투과막(3)의 에지(3a)로부터 투명 기판(2)이 노출된 영역에 상당한다.The light-shielding portion 50 is a region in which the semi-transmissive film 3 , the intermediate film 4 and the light-shielding film 5 are not removed, that is, a region in which the light-shielding film 5 up to the edge 5a of the light-shielding film 5 is present. is equivalent to The transflective part 30 is provided between the light blocking part 50 and the transmissive part 20 . The semi-transmissive portion 30 is a region where the intermediate film 4 and the light-shielding film 5 are removed from the photomask blank to expose the semi-transmissive film 3 , that is, from the edge 5a of the light-shielding film 5 . It corresponds (corresponds) to the area|region where the semi-permeable film|membrane 3 up to the edge 3a of was exposed. The transmissive part 20 is a region where the transmissive film 3, the intermediate film 4, and the light blocking film 5 are removed from the photomask blank and the transparent substrate 2 is exposed, that is, the edge 3a of the semi-transmissive film 3 Corresponds to the area where the transparent substrate 2 is exposed.

그라데이션부(31)는 반투과부(30) 전역에 마련된다. 그라데이션부(31)의 최내부(31C)는, 가장 내측에 위치하고 차광부(50)와 접하는 영역, 즉 차광막(5)의 에지(5a)로부터 반투과막(3) 내의 경계(3c)까지의 영역에 상당한다. 그라데이션부(31)의 중간부(31B)는 그라데이션부(31)의 최내부(31C)와 최외부(31A) 사이의 영역, 즉 반투과막(3) 내의 경계(3c)로부터 경계(3b)까지의 영역에 상당한다. 그라데이션부(31)의 최외부(31A)는 가장 외측에 위치하여 투과부(20)와 접하는 영역, 즉 반투과막(3) 내의 경계(3b)로부터 반투과막(3)의 에지(3a)까지의 영역에 상당한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 그라데이션부(31)는 3계조이기 때문에 중간부(31B)가 하나이다. 그러나, 그라데이션부(31)가 4계조인 경우, 중간부(31B)가 2개 마련되는 등, 그라데이션부(31)의 계조 수가 n이라고 하면, 중간부(31B)의 수는 n-2가 된다.The gradation part 31 is provided throughout the transflective part 30 . The innermost part 31C of the gradation part 31 is a region located at the innermost side and in contact with the light-shielding part 50 , that is, from the edge 5a of the light-shielding film 5 to the boundary 3c within the semi-transmissive film 3 . corresponding to the area. The middle portion 31B of the gradation portion 31 is a region between the innermost 31C and the outermost 31A of the gradation portion 31, that is, from the boundary 3c in the semi-transmissive film 3 to the boundary 3b. It corresponds to the area up to The outermost part 31A of the gradation part 31 is located at the outermost part and is in contact with the transmissive part 20, that is, from the boundary 3b within the semi-transmissive film 3 to the edge 3a of the semi-transmissive film 3 . corresponds to the area of In addition, in this embodiment, since the gradation part 31 is three gradations, the middle part 31B is one. However, when the gradation part 31 has 4 gradations, two intermediate parts 31B are provided, etc., if the number of gradations in the gradation part 31 is n, the number of intermediate parts 31B is n-2. .

중간막(4)의 에지(4a)는 차광막(5)의 에지(5a)보다도 내측으로 들어가고, 차광막(5)의 에지(5a)의 하방은 중간막(4)이 존재하지 않는 언더컷(4b)이 되어 있다. 그리고 이에 더불어, 차광막(5)의 단부는 오버행하여 돌출 단부(5b)가 되어 있다.The edge 4a of the interlayer film 4 goes inward than the edge 5a of the light-shielding film 5, and the lower side of the edge 5a of the light-shielding film 5 becomes an undercut 4b where the interlayer film 4 does not exist. have. And in addition to this, the edge part of the light shielding film 5 overhangs and becomes the protruding edge part 5b.

도시하지는 않았지만, 도 1에 도시되는 적층막 구조는 차광막(5)이 소정의 폭을 갖는 상태에서 반대측에도 선 대칭으로 마련된다. 그리고, 차광부(50) 및 양측의 반투과부(30, 30)(그라데이션부(31, 31))에 의해 하나의 패턴(1A)이 구성된다.Although not shown, in the laminated film structure shown in FIG. 1 , the light blocking film 5 is also provided symmetrically on the opposite side in a state in which it has a predetermined width. Then, one pattern 1A is constituted by the light-shielding portion 50 and the semi-transmissive portions 30 and 30 (gradation portions 31 and 31) on both sides.

다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next, a method for manufacturing the multi-gradation photomask 1 according to an embodiment of the present invention will be described.

다계조 포토마스크(1)의 제조 방법은, i) 레지스트막 형성 공정(공정 1), ii) 묘화 공정(공정 2), iii) 현상(現像) 공정(공정 3), iv) 차광막 에칭 공정(공정 4), v) 중간막 표면 에칭 공정(공정 5), vi) 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6), vii) 반투과막 에칭 공정(공정 7), viii) 레지스트막 제거 공정(공정 8), ix) 중간막 분할 에칭 공정(공정 9), x) 플라즈마 처리 공정(공정 10)을 구비한다. 또한, 묘화 공정(공정 2) 및 현상 공정(공정 3)을 합쳐서, 레지스트 패턴 형성 공정이라고 하며, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5) 및 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)을 합쳐서, 정형 공정이라고 한다.The manufacturing method of the multi-gradation photomask 1 includes: i) a resist film forming step (step 1), ii) a drawing step (step 2), iii) a developing step (step 3), iv) a light-shielding film etching step ( Step 4), v) Interlayer surface etching step (Step 5), vi) Light-shielding film side etching step (Step 6), vii) Semi-transmissive film etching step (Step 7), viii) Resist film removal step (Step 8), ix ) interlayer film division etching step (step 9) and x) plasma treatment step (step 10). In addition, the drawing process (process 2) and the developing process (process 3) are collectively referred to as a resist pattern formation process, and the intermediate film surface etching process (process 5) and light-shielding film side etching process (process 6) are collectively referred to as a shaping process.

레지스트막 형성 공정(공정 1)에서는, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 포토마스크 블랭크의 표면에 레지스트가 균일하게 도포되어 레지스트막(6)이 형성된다. 레지스트는 도포법이나 스프레이법에 의해 도포된다.In the resist film forming step (step 1), as shown in Fig. 2(a), a resist is uniformly applied to the surface of a photomask blank to form a resist film 6 . The resist is applied by a coating method or a spray method.

묘화 공정(공정 2)에서는, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 묘화 장치(노광 장치)의 전자빔 또는 레이저를 이용하여 레지스트막(6)의 표면에 노광광이 조사되고, 소정의 레지스트 패턴이 묘화된다. 레지스트 패턴의 설계(레지스트막(6)의 에지(6a)의 설계상의 위치)의 상세에 대해서는 후술한다. 현상 공정(공정 3)에서는, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 레지스트막(6)의 잉여부(6b)가 제거되어, 레지스트 패턴이 형성된다. 현상은 현상액에 침지함으로써 수행된다.In the writing process (process 2), as shown in FIG.2(b), exposure light is irradiated to the surface of the resist film 6 using the electron beam or laser of a writing apparatus (exposure apparatus), and a predetermined resist pattern is formed. is painted The details of the design of the resist pattern (the design position of the edge 6a of the resist film 6) will be described later. In the developing process (process 3), as shown in FIG.2(c), the excess part 6b of the resist film 6 is removed, and a resist pattern is formed. The development is carried out by immersion in a developer.

차광막 에칭 공정(공정 4)에서는, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴을 에칭 처리용 마스크로서 차광막(5)의 노출된 부분(5c)이 에칭되어 제거된다. 에칭은 건식(dry) 에칭 또는 습식(wet) 에칭 중 어느 것이어도 상관없지만, 대형 사이즈의 포토마스크이면 습식 에칭이 바람직하다. 에천트(etchant)로는 에칭액이나 에칭 가스가 사용된다. 어느 에천트든, 차광막(5)에 대한 에칭 선택성을 갖는 에천트(중간막(4)를 에칭하지 않는 에천트)가 사용되기 때문에, 차광막(5)만이 선택적으로 에칭된다.In the light-shielding film etching step (Step 4), as shown in Fig. 2(d), the exposed portion 5c of the light-shielding film 5 is etched and removed using the resist pattern as a mask for etching processing. The etching may be either dry etching or wet etching, but wet etching is preferable if it is a large-sized photomask. An etchant or an etching gas is used as the etchant. In any etchant, only the light-shielding film 5 is selectively etched because an etchant having an etching selectivity to the light-shielding film 5 (an etchant that does not etch the intermediate film 4) is used.

또한, 차광막 에칭 공정(공정 4)에서는, 중간막(4)의 표면에 에칭하지 못한 차광막(5)이 잔존하지 않도록, 차광막(5)의 막두께에 상당하는 에칭량에 대해, 에칭량을 여분으로 증가하도록 하는, 소위 과에칭(overetching)이 수행된다.In addition, in the light-shielding film etching step (Step 4), the etching amount is excessively etched with respect to the etching amount corresponding to the film thickness of the light-shielding film 5 so that the unetched light-shielding film 5 does not remain on the surface of the intermediate film 4 . To increase, so-called overetching is performed.

중간막 표면 에칭 공정(공정 5)에서는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 차광막(5)을 에칭 처리용 마스크로서, 중간막(4)의 노출된 부분 중, 막두께 방향에서의 소정의 깊이의 부분(표면부)(4c)이 표면 에칭되어 제거된다. 에칭은 건식 에칭 또는 습식 에칭 중 어느 것이어도 상관없지만, 대형 사이즈의 포토마스크라면 습식 에칭이 바람직하다. 에천트로는 에칭액이나 에칭 가스가 사용된다. 어느 에천트든 중간막(4)에 대한 에칭 선택성을 갖는 에천트(차광막(5)를 에칭하지 않는 에천트)가 사용되기 때문에, 중간막(4)만이 선택적으로 에칭된다.In the intermediate film surface etching step (step 5), as shown in Fig. 3(a) , the light shielding film 5 is used as a mask for the etching process, and among the exposed portions of the intermediate film 4, a predetermined depth in the film thickness direction is formed. A portion (surface portion) 4c is removed by surface etching. The etching may be either dry etching or wet etching, but wet etching is preferable if it is a large-sized photomask. As the etchant, an etching liquid or an etching gas is used. Since either an etchant having an etching selectivity for the intermediate film 4 (an etchant that does not etch the light-shielding film 5) is used, only the intermediate film 4 is selectively etched.

중간막(4)의 재질 및/또는 중간막(4)의 에천트는 중간막(4)의 에칭 레이트가 낮은 것이 선택된다. 이에 의해, 중간막(4)의 표면부(4c)만을 에칭할 수 있다. 또한, 적절한 에칭 속도를 선택함으로써, 에칭량(중간막(4)의 막 감소량)을 적절히 제어할 수 있다.The material of the intermediate film 4 and/or the etchant of the intermediate film 4 is selected such that the etching rate of the intermediate film 4 is low. Thereby, only the surface portion 4c of the intermediate film 4 can be etched. In addition, by selecting an appropriate etching rate, it is possible to appropriately control the etching amount (the film reduction amount of the intermediate film 4).

중간막 표면 에칭 공정(공정 5)은, 도 3(a), 도 3(c), 도 4(a) 및 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 복수회 행해진다(공정 5-1, 5-2, 5-3, 5-4). 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)의 횟수는 (그라데이션부(31)의 계조 수 + 1) 회이다. 본 실시 형태에서는, 그라데이션부(31)가 3계조이기 때문에, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)의 횟수는 4회이다.The interlayer film surface etching step (step 5) is performed a plurality of times as shown in FIGS. 3(a), 3(c), 4(a) and 4(c) (steps 5-1, 5- 2, 5-3, 5-4). The number of times of the interlayer film surface etching process (step 5) is (the number of gradations in the gradation part 31 + 1) times. In this embodiment, since the gradation part 31 has three gradations, the number of times of the interlayer film surface etching process (Step 5) is four times.

차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)에서는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 차광막(5) 중, 노출된 에지(5a)의 단면으로부터 내측 방향에 있어서의 소정의 깊이(소정의 폭)의 부분(5d)이 사이드 에칭되어 제거된다. 사이드 에칭은 차광막 에칭 공정(공정 4)과 마찬가지의 방법 및 마찬가지의 에천트에 의해 행해진다.In the light-shielding film side etching process (process 6), as shown in FIG.3(b), a predetermined depth (predetermined width) part of the light-shielding film 5 in the inward direction from the end surface of the exposed edge 5a. (5d) is side etched and removed. The side etching is performed by the same method and the same etchant as the light-shielding film etching step (step 4).

차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)은, 도 3(b), 도 3(d) 및 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 복수회 행해진다(공정 6-1, 6-2, 6-3). 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)의 횟수는 그라데이션부(31)의 계조수와 동일한 횟수이다. 다르게 표현하면, 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)의 횟수는, (중간막 표면 에칭 공정(공정 5)의 횟수-1)회이다. 본 실시 형태에서는, 그라데이션부(31)는 3계조이고, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)의 횟수는 4회이기 때문에, 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)의 횟수는 3회이다. 또한, 도 3(b), 도 3(d) 및 도 4(b)에서는, 지면의 폭 사이즈 관계로, 사이드 에칭의 에칭량을 짧게 기재하고 있다. 실제 이미지는 도 9에 기술된 것이 가깝다.The light shielding film side etching step (step 6) is performed multiple times as shown in Figs. 3(b), 3(d) and 4(b) (steps 6-1, 6-2, 6-3). . The number of times of the light shielding film side etching process (Step 6) is the same as the number of gradations of the gradation part 31 . In other words, the number of times of the light-shielding film side etching process (step 6) is (number of times of the interlayer film surface etching step (step 5)-1). In this embodiment, since the gradation part 31 has 3 gradations, and the number of times of the interlayer film surface etching process (process 5) is 4 times, the number of times of the light-shielding film side etching process (process 6) is 3 times. In addition, in FIG.3(b), FIG.3(d), and FIG.4(b), the etching amount of side etching is briefly described in relation to the width size of the paper. The actual image is close to that described in FIG. 9 .

중간막 표면 에칭 공정(공정 5) 및 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)은, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)을 시작 및 끝으로 하여, 복수회 교대로 반복된다. 본 실시 형태에서는, 공정 5-1, 공정 6-1, 공정 5-2, 공정 6-2, 공정 5-3, 공정 6-3, 공정 5-4의 순서로 행해진다. 중간막(4)의 표면 에칭 및 차광막(5)의 사이드 에칭이 복수회 교대로 반복됨으로써, 중간막(4)의 노출된 부분은 투명 기판(2)에 가까울수록 외측으로 퍼지는 형상을 가진다. 보다 상세하게는, 중간막(4)의 노출된 부분은 계단 형상을 갖는다.The interlayer film surface etching step (Step 5) and the light shielding film side etching step (Step 6) are alternately repeated a plurality of times, starting and ending the interlayer film surface etching step (Step 5). In the present embodiment, step 5-1, step 6-1, step 5-2, step 6-2, step 5-3, step 6-3, step 5-4 is performed in the order. As the surface etching of the intermediate film 4 and the side etching of the light-shielding film 5 are alternately repeated a plurality of times, the exposed portion of the intermediate film 4 has a shape that spreads outward as it approaches the transparent substrate 2 . More specifically, the exposed portion of the interlayer film 4 has a step shape.

중간막 표면 에칭 공정(공정 5)의 각 공정 5-1, 5-2, 5-3, 5-4는, 각 공정의 에칭량의 합계가 중간막(4)의 막두께가 되도록 분할한 에칭량으로 수행된다. 바람직하게는, 각 공정은 중간막(4)의 막두께를 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)의 횟수로 나눈 에칭량으로 행한다. 예를 들어, 중간막(4)의 막두께가 100nm이고, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)의 횟수가 4회라고 하면, 1회당 에칭량은 25nm가 된다. 단, 각 공정의 에칭량이 동일한 것은 필수는 아니다. 각 공정의 에칭량은 달라도 된다. 어떻게 되든, 전술한 바와 같이, 중간막(4)의 에칭 속도가 낮기 때문에, 이러한 미세한 표면 에칭이 가능해진다. 단, 총 에칭량이 막두께와 동일한 경우, 반투과막(3)의 표면에 에칭하지 못한 중간막(4)이 잔존할 우려가 있다. 따라서, 마지막 중간막 표면 에칭 공정(공정 5-4)에서는 과에칭이 행해진다. 도 4(c)에 기재된 에칭량이 도 3(a), 도 3(c), 도 4(a)에 기재된 에칭량보다 많은 것은 이 이유에 의한 것이다.Each of steps 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4 of the intermediate film surface etching step (step 5) is an etching amount divided so that the sum of the etching amounts in each step becomes the film thickness of the intermediate film 4 . is carried out Preferably, each step is performed by an etching amount obtained by dividing the film thickness of the interlayer film 4 by the number of interlayer film surface etching steps (step 5). For example, if the film thickness of the intermediate film 4 is 100 nm and the number of times of the intermediate film surface etching process (step 5) is 4, the etching amount per one time will be 25 nm. However, it is not essential that the etching amount of each process is the same. The etching amount of each process may differ. In any case, as described above, since the etching rate of the intermediate film 4 is low, such fine surface etching becomes possible. However, when the total etching amount is equal to the film thickness, there is a risk that the unetched interlayer film 4 remains on the surface of the semi-transmissive film 3 . Therefore, overetching is performed in the last interlayer film surface etching step (step 5-4). It is for this reason that the etching amount described in FIG.4(c) is larger than the etching amount described in FIG.3(a), FIG.3(c), and FIG.4(a).

차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)의 각 공정 6-1, 6-2, 6-3은 그라데이션부(31)의 투과율 구배에 대응하고 차광막(5)의 에지(5a)의 설계상의 위치로 향하도록 분할한 에칭량으로 수행된다.Each of the steps 6-1, 6-2, and 6-3 of the light-shielding film side etching process (Step 6) corresponds to the transmittance gradient of the gradation part 31 and is directed to the design position of the edge 5a of the light-shielding film 5 . It is performed by dividing the etching amount.

반투과막 에칭 공정(공정 7)에서는, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 중간막(4)을 에칭 처리용 마스크로서, 반투과막(3)의 노출된 부분(3d)이 에칭되어 제거된다. 에칭은 차광막 에칭 공정(공정 4)이나 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)과 마찬가지의 방법 및 마찬가지의 에천트에 의해 행해진다. 또한, 사용되는 에천트는 차광막(5) 및 반투과막(3)에 대한 에칭 선택성을 갖기 때문에, 반투과막(3)의 노출된 부분(3d)이 에칭될 뿐만 아니라, 차광막(5) 중에서 노출된 에지(5a)의 단면으로부터 내측 방향에서의 동일한 양의 깊이의 부분(5d)이 사이드 에칭된다.In the semi-transmissive film etching step (Step 7), as shown in Fig. 4(d) , the intermediate film 4 is used as a mask for the etching process, and the exposed portion 3d of the semi-transmissive film 3 is etched and removed. . Etching is performed by the same method as the light-shielding film etching process (Step 4) or the light-shielding film side etching process (Step 6), and the same etchant. Further, since the etchant used has etching selectivity for the light-shielding film 5 and the semi-transmissive film 3, not only the exposed portion 3d of the semi-transmissive film 3 is etched, but also exposed in the light-shielding film 5 A portion 5d of the same amount in the inward direction from the cross section of the edge 5a is side-etched.

또한, 반투과막 에칭 공정(공정 7)에서는, 투명 기판(2)의 표면에 에칭하지 못한 반투과막(3)이 잔존하지 않도록, 반투과막(3)의 막두께에 상당하는 에칭량에 대하여, 에칭량을 여분으로 늘리도록 하는 과에칭이 수행된다.In addition, in the semi-transmissive film etching step (Step 7), the etching amount corresponding to the film thickness of the semi-transmissive film 3 is adjusted so that the unetched semi-transmissive film 3 does not remain on the surface of the transparent substrate 2 . On the other hand, overetching to increase the etching amount excessively is performed.

레지스트막 제거 공정(공정 8)에서는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 레지스트막(6)이 제거된다. 레지스트막(6)의 제거는, 애싱법이나 레지스트 박리액에 침지함으로써 행해진다.In the resist film removal step (Step 8), the resist film 6 is removed as shown in Fig. 5A. The resist film 6 is removed by an ashing method or immersion in a resist stripping solution.

이상의 공정 1 내지 공정 8을 거쳐서, 다계조 포토마스크(1)의 중간체가 완성된다. 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 중간체는 투명 기판(2) 위에 적층되는 소정의 패턴 형상의 반투과막(3)과, 반투과막(3) 위에 겹치도록 적층되는 중간막(4)과, 중간막(4)의 주변 영역의 적어도 일부가 노출되도록 중간막(4) 위에 적층되는 소정의 패턴 형상의 차광막(5)을 구비하고, 중간막(4)의 노출된 부분의 적어도 일부가, 투명 기판(2)에 가까울수록 에지(4a)가 외측(면 방향 중에서 차광막(5)으로부터 멀어지는 방향)으로 퍼지는 형상을 갖는, 이들 적층막 구조로 이루어진다. 보다 상세하게는, 중간막(4)의 노출된 부분의 적어도 일부는 투명 기판(2)에 가까울수록 에지(4a)가 외측으로 퍼지는 계단 형상을 갖는다. 계단의 단수는 그라데이션부(31)의 계조 수와 동일한 단수이다. 본 실시 형태에서는, 그라데이션부 (31)가 3계조이기 때문에, 단수는 3단(하단부(下段部)(4d), 중단부(中段部)(4e), 상단부(上段部)(4f))이다. 이후의 공정 9 및 공정 10은, 준비된 중간체에 대한 공정이 된다.Through the above steps 1 to 8, the intermediate body of the multi-gradation photomask 1 is completed. As shown in Fig. 5(a), the intermediate body includes a semi-transmissive film 3 having a predetermined pattern shape laminated on a transparent substrate 2, an intermediate film 4 laminated so as to overlap on the semi-transmissive film 3, A light shielding film 5 having a predetermined pattern shape is laminated on the intermediate film 4 so that at least a portion of the peripheral region of the intermediate film 4 is exposed, wherein at least a part of the exposed portion of the intermediate film 4 is formed on the transparent substrate 2 ), the edge 4a has a shape that spreads outward (a direction away from the light-shielding film 5 in the plane direction), and has these laminated film structures. More specifically, at least a part of the exposed portion of the interlayer film 4 has a step shape in which the edge 4a spreads outward as it approaches the transparent substrate 2 . The number of steps is the same as the number of gradations of the gradation unit 31 . In this embodiment, since the gradation part 31 has three gradations, the number of stages is three (lower part 4d, middle part 4e, upper part 4f). . Subsequent steps 9 and 10 are steps for the prepared intermediate.

중간막 분할 에칭 공정(공정 9)에서는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 차광막(5)을 에칭 처리용 마스크로 하여, 중간막(4)의 노출된 부분 중에서 막두께 방향에서의 소정의 깊이의 부분(표면부)(4c)이 표면 에칭되어 제거된다. 표면 에칭은 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)과 마찬가지의 방법 및 마찬가지의 에천트로 행해진다. 에천트는 중간막(4)에 대한 에칭 선택성을 갖는 에천트(반투과막(3) 및 차광막(5)를 에칭하지 않는 에천트)가 사용되기 때문에, 중간막(4)만이 선택적으로 에칭된다.In the intermediate film division etching step (step 9), as shown in Fig. 5(b) , the light shielding film 5 is used as a mask for etching, and a predetermined depth in the film thickness direction is formed among the exposed portions of the intermediate film 4 . A portion (surface portion) 4c is removed by surface etching. The surface etching is performed by the same method and the same etchant as the intermediate film surface etching step (Step 5). As the etchant is an etchant having etching selectivity for the intermediate film 4 (etchants that do not etch the semi-transmissive film 3 and the light-shielding film 5), only the intermediate film 4 is selectively etched.

또한, 중간막 분할 에칭 공정(공정 9)에서는, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)과 마찬가지로, 중간막(4)의 에칭 레이트가 낮다. 이에 의해, 중간막(4)의 표면부(4c)만을 에칭할 수 있다. 또한, 적절한 에칭 속도를 선택함으로써, 에칭량(중간막(4)의 막 감소량)을 적절히 제어할 수 있다.In addition, in the intermediate film division etching process (step 9), the etching rate of the intermediate film 4 is low, similarly to the intermediate film surface etching process (step 5). Thereby, only the surface portion 4c of the intermediate film 4 can be etched. In addition, by selecting an appropriate etching rate, it is possible to appropriately control the etching amount (the film reduction amount of the intermediate film 4).

중간막 분할 에칭 공정(공정 9)은, 도 5(b), 도 5(d) 및 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 복수회 수행된다(공정 9-1, 9-2, 9-3). 중간막 분할 에칭 공정(공정 9)의 횟수는, 중간막(4)의 단수(즉, 그라데이션부(31)의 계조수)와 동일한 횟수이다. 본 실시형태에 있어서는, 중간막(4)의 단수가 3단이기 때문에, 중간막 분할 에칭 공정(공정 9)의 횟수는 3회이다.The intermediate film division etching process (Step 9) is performed a plurality of times as shown in Figs. 5(b), 5(d) and 6(b) (Steps 9-1, 9-2, 9-3). . The number of times of the intermediate film division etching process (step 9) is the same as the number of stages of the intermediate film 4 (that is, the number of gradations of the gradation part 31 ). In the present embodiment, since the number of stages of the intermediate film 4 is three, the number of times of the intermediate film division etching process (step 9) is three.

플라즈마 처리 공정(공정 10)에서는, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치에 의해, 반투과막(3)의 노출된 부분의 표면에 플라즈마가 조사된다. 플라즈마 처리 장치는, 대기압 하에서 플라즈마를 발생시켜 표면 처리를 행하는 장치(대기압 플라즈마 처리 장치), 밀폐된 챔버 내의 감압 하에서 플라즈마를 발생시켜 표면 처리를 행하는 장치(감압 플라즈마 처리장치) 중 어느 것이어도 상관없지만, 대형 사이즈의 포토마스크라면, 대기압 플라즈마 처리 장치가 바람직하다.In the plasma processing process (process 10), as shown in FIG.5(c), plasma is irradiated to the surface of the exposed part of the semi-transmissive film|membrane 3 by a plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus may be any of an apparatus for performing surface treatment by generating plasma under atmospheric pressure (atmospheric pressure plasma processing apparatus), and an apparatus for performing surface treatment by generating plasma under reduced pressure in a closed chamber (reduced pressure plasma processing apparatus) , if it is a large-sized photomask, an atmospheric pressure plasma processing apparatus is preferable.

플라즈마가 조사된 반투과막(3)은 조사 시간에 따라 투과율이 변화(증대)한다. 한편, 반투과막(3)의 중간막(4)으로 덮인 부분은 플라즈마 처리의 영향을 받지 않기 때문에, 투과율은 변화하지 않는다. 따라서, 중간막(4)은 플라즈마 처리용 마스크로서 기능한다.Transmittance of the semi-permeable membrane 3 irradiated with plasma changes (increases) according to the irradiation time. On the other hand, since the portion of the semi-transmissive film 3 covered with the intermediate film 4 is not affected by the plasma treatment, the transmittance does not change. Accordingly, the interlayer film 4 functions as a mask for plasma processing.

플라즈마 처리 공정(공정 10)은, 도 5(c) 및 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 복수회 수행된다(공정 10-1, 10-2). 플라즈마 처리 공정(공정 10)의 횟수는 (그라데이션부(31)의 계조 수 - 1) 회이다. 다르게 표현하면, 플라즈마 처리 공정(공정 10)의 횟수는, (중간막 분할 에칭 공정(공정 9)의 횟수 - 1) 회이다. 본 실시 형태에서, 그라데이션부(31)는 3계조이고, 중간막 분할 에칭 공정(공정 9)의 횟수는 3회이기 때문에, 플라즈마 처리 공정(공정 10)의 횟수는 2회이다.The plasma treatment step (step 10) is performed a plurality of times (steps 10-1 and 10-2) as shown in Figs. 5(c) and 6(a). The number of times of the plasma treatment step (step 10) is (number of gradations in the gradation unit 31 - 1). In other words, the number of times of the plasma treatment step (step 10) is (number of interlayer film division etching steps (step 9) minus 1). In the present embodiment, since the gradation part 31 has three gradations, and the number of times of the interlayer division etching process (step 9) is 3 times, the number of times of the plasma processing step (step 10) is 2 times.

중간막 분할 에칭 공정(공정 9) 및 플라즈마 처리 공정(공정 10)은, 중간막 분할 에칭 공정(공정 9)을 시작 및 끝으로 하여, 복수회 교대로 반복된다. 본 실시 형태에서는, 공정 9-1, 공정 10-1, 공정 9-2, 공정 10-2, 공정 9-3의 순서로 행해진다.The intermediate film division etching process (Step 9) and the plasma treatment process (Step 10) are alternately repeated a plurality of times, starting and ending the intermediate film division etching process (Step 9). In the present embodiment, step 9-1, step 10-1, step 9-2, step 10-2, step 9-3 is performed in the order.

1회째의 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-1)은, 중간막(4)의 하단부(4d)의 막두께에 대응하는 에칭량으로 행해진다. 이에 따라, 1회째의 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-1)에서는, 중간막(4)의 하단부(4d)가 제거된다. 이 때문에, 1회째의 플라즈마 처리 공정(공정 10-1)에서는, 중간막(4)의 하단부(4d)가 제거됨으로써 반투과막(3)의 노출된 부분의 표면에 플라즈마가 조사되어, 해당 부분의 투과 비율이 높아진다.The first intermediate film division etching step (Step 9-1) is performed with an etching amount corresponding to the film thickness of the lower end portion 4d of the intermediate film 4 . Accordingly, in the first intermediate film division etching step (Step 9-1), the lower end portion 4d of the intermediate film 4 is removed. For this reason, in the first plasma treatment step (Step 10-1), the lower end 4d of the intermediate film 4 is removed, so that the surface of the exposed portion of the semi-transmissive film 3 is irradiated with plasma, The penetration rate is increased.

2회째의 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-2)은, 1회째의 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-1)에 의해 높이가 내려간 중간막(4)의 중단부(4e)의 막두께에 대응하는 에칭량으로 수행된다. 이에 의해, 2회째 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-2)에서는 중간막(4)의 중단부(4e)가 제거된다. 이 때문에, 2회째의 플라즈마 처리 공정(공정 10-2)에서는, 중간막(4)의 하단부(4d)가 제거됨으로써 반투과막(3)의 노출된 부분의 표면에 추가로 플라즈마가 조사되어, 해당 부분의 투과율이 더욱 높아짐과 더불어, 중간막(4)의 중단부(4e)가 제거됨으로써 반투과막(3)의 노출된 부분의 표면에 플라즈마가 조사되어, 해당 부분의 투과율이 높아진다. 이들에 의해, 그라데이션부(31) 중에서 가장 투과율이 높은 최외부(31A)와, 최외부(31A) 다음으로 투과율이 높은 중간부(31B)가 형성된다.The second interlayer divided etching step (Step 9-2) is an etching corresponding to the film thickness of the middle portion 4e of the intermediate film 4 lowered in height by the first interlayer divided etching step (Step 9-1). performed in quantity. Thereby, in the second intermediate film division etching process (Step 9-2), the middle portion 4e of the intermediate film 4 is removed. For this reason, in the second plasma treatment step (step 10-2), the lower end 4d of the intermediate film 4 is removed, thereby further irradiating the surface of the exposed portion of the semi-transmissive film 3 with plasma, As the transmittance of the portion is further increased, plasma is irradiated to the surface of the exposed portion of the semi-permeable film 3 by removing the intermediate portion 4e of the intermediate film 4, thereby increasing the transmittance of the portion. Thereby, the outermost part 31A of the gradation part 31 with the highest transmittance|permeability, and the intermediate part 31B with the highest transmittance|permeability next to the outermost part 31A are formed.

3회째의 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-3)은, 2회째의 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-2)에 의해 높이가 내려간 중간막(4)의 상단부(4f)의 막두께에 대응하는 에칭량으로 수행된다. 이에 의해, 3회째의 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-3)에서는, 중간막(4)의 상단부(4f)가 제거된다. 그라데이션부(31)의 최내부(31C)는 중간막(4)의 상단부(4f)가 제거됨에 의해 반투과막(3)의 노출된 부분이다. 최내부(31C)는 플라즈마 처리를 받지 않는다. 이 때문에, 최내부(31C)의 투과율은, 반투과막(3)의 투과율과 동일하고, 그라데이션부(31) 중에서 가장 낮은 투과율이다.In the third interlayer divided etching process (Step 9-3), the etching amount corresponding to the film thickness of the upper end portion 4f of the intermediate film 4 lowered in height by the second interlayer divided etching step (Step 9-2) is performed with As a result, in the third intermediate film division etching step (Step 9-3), the upper end portion 4f of the intermediate film 4 is removed. The innermost portion 31C of the gradation portion 31 is an exposed portion of the semi-transmissive film 3 by removing the upper portion 4f of the intermediate film 4 . The innermost part 31C is not subjected to plasma treatment. For this reason, the transmittance|permeability of the innermost part 31C is the same as the transmittance|permeability of the semi-transmissive film|membrane 3, and is the lowest transmittance|permeability among the gradation parts 31. As shown in FIG.

상술한 바와 같이, 그라데이션부(31)의 각부(31A, 31B, 31C)의 투과율은, 플라즈마의 조사 시간의 적산값과 상관성을 갖는다. 도 7(a)에 도시한 바와 같이, 최외부(31A)의 투과율을 T3으로 하기 위해서 조사 시간(S2)이 필요하고, 중간부(31B)의 투과율을 T2로 하기 위해서 조사 시간(S1)이 필요하다고 하면, 1회째의 플라즈마 처리 공정(공정 10-1)에서는 조사 시간이 (S2-S1)가 되도록 플라즈마가 조사되고, 2회째의 플라즈마 처리 공정(공정 10-2)에서는 조사 시간이 S1이 되도록 플라즈마가 조사된다. 이와 같이, 플라즈마 처리 공정(공정 10)의 각 공정 10-1, 10-2에서의 조사 시간은, 그라데이션부(31)의 각부(31A, 31B, 31C)의 투과율에 기초하여 구해진다.As mentioned above, the transmittance|permeability of each part 31A, 31B, 31C of the gradation part 31 has a correlation with the integrated value of plasma irradiation time. As shown in Fig. 7(a), the irradiation time S2 is required to set the transmittance of the outermost part 31A to T3, and the irradiation time S1 is required to set the transmittance of the middle part 31B to T2. If necessary, plasma is irradiated so that the irradiation time becomes (S2-S1) in the first plasma treatment step (step 10-1), and in the second plasma treatment step (step 10-2), the irradiation time is S1 Plasma is irradiated as much as possible. In this way, the irradiation time in each of steps 10-1 and 10-2 of the plasma treatment step (step 10) is obtained based on the transmittance of the respective portions 31A, 31B, and 31C of the gradation portion 31 .

그리고, 플라즈마 처리 공정(공정 10)의 각 공정 10-1, 10-2에서의 조사 시간을 적절히 설정함으로써, 그라데이션부(31)의 투과율 구배를 적절히 설정할 수 있다. 예를 들어 도 7(a)에 도시된 예는, 각 공정(10-1, 10-2)에서의 조사 시간을 균등하게 함으로써 그라데이션부(31)의 투과율 구배가 선형이 되는 예이다. 또한, 도 7(b)에 나타내는 예는, 공정 10-2에서의 조사 시간이 공정 10-1에서의 조사 시간보다도 길어지고, 그라데이션부(31)의 투과율 구배가 곡선이 되는 예이다. 또한, 도 7(c)에 나타내는 예는, 공정 10-2에서의 조사 시간이 공정 10-1에서의 조사 시간보다도 짧아지고, 그라데이션부(31)의 투과율 구배가 곡선이 되는 예이다.Then, by appropriately setting the irradiation time in each of steps 10-1 and 10-2 of the plasma treatment step (step 10), the transmittance gradient of the gradation unit 31 can be appropriately set. For example, the example shown in FIG.7(a) is an example in which the transmittance|permeability gradient of the gradation part 31 becomes linear by equalizing the irradiation time in each process 10-1, 10-2. In addition, the example shown in FIG.7(b) is an example in which the irradiation time in process 10-2 becomes longer than the irradiation time in process 10-1, and the transmittance|permeability gradient of the gradation part 31 becomes a curve. The example shown in Fig. 7(c) is an example in which the irradiation time in step 10-2 is shorter than the irradiation time in step 10-1, and the transmittance gradient of the gradation part 31 becomes a curve.

또한, 중간막 분할 에칭 공정(공정 9)의 각 공정 9-1, 9-2, 9-3에서는, 반투과막(3)의 표면에 에칭하지 못한 중간막(4)이 잔존하지 않도록, 과에칭이 수행된다. 도 5(b)에 기재된 에칭량이, 중간막(4)의 하단부(4d)의 막두께보다도 많고, 도 5(d)에 기재된 에칭량이, 막두께가 감소한 중간막(4)의 중단부(4e)의 막두께보다도 많고, 도 6(b)에 기재된 에칭량이, 막두께가 감소한 중간막(4)의 상단부(4f)의 막두께보다도 많은 것은 이러한 이유에 의한다.In each step 9-1, 9-2, and 9-3 of the intermediate film division etching step (step 9), overetching is performed so that the unetched interlayer film 4 does not remain on the surface of the semi-transmissive film 3 . is carried out The etching amount described in FIG. 5(b) is larger than the film thickness of the lower end portion 4d of the intermediate film 4, and the etching amount described in FIG. It is more than the film thickness, and it is for this reason that the etching amount described in FIG.6(b) is larger than the film thickness of the upper end part 4f of the intermediate film 4 with a reduced film thickness.

이상의 공정 1 내지 공정 9-3을 거쳐서, 도 6(c) (및 도 1)에 도시된 바와 같이, 다계조 포토마스크(1)가 완성된다. 본 실시형태에 따른 다계조 포토마스크(1)의 제조 방법에 의하면, 묘화 공정은 한번이면 된다. 따라서, 다계조 포토마스크의 제조 과정에서 얼라인먼트가 불필요해진다. 따라서, 본 실시형태에 따른 다계조 포토마스크(1)의 제조 방법 및 다계조 포토마스크(1)에 의하면, 얼라인먼트 어긋남이 없고, 이 때문에, 리드 타임을 단축할 수 있음과 함께, 고정밀의 다계조 포토마스크를 제조할 수 있다.Through the above steps 1 to 9-3, as shown in FIG. 6(c) (and FIG. 1), the multi-gradation photomask 1 is completed. According to the manufacturing method of the multi-gradation photomask 1 which concerns on this embodiment, a drawing process may be just once. Therefore, alignment becomes unnecessary in the manufacturing process of a multi-gradation photomask. Therefore, according to the manufacturing method of the multi-gradation photomask 1 which concerns on this embodiment, and the multi-gradation photomask 1, there is no alignment shift, and for this reason, a lead time can be shortened, and high-precision multi-gradation. A photomask can be manufactured.

또한, 다계조 포토마스크(1)의 제조 방법의 제(諸) 조건은 대략적으로 다음과 같다.In addition, the conditions of the manufacturing method of the multi-gradation photomask 1 are roughly as follows.

·각 에칭 공정(공정 4 내지 공정 7, 공정 9)의 프로세스 온도: 20℃ 내지 24℃(예를 들면 23℃)・Process temperature of each etching step (Step 4 to Step 7, Step 9): 20°C to 24°C (for example, 23°C)

·차광막 에칭 공정(공정 4)의 프로세스 시간: 60초 내지 200초・Process time of the light-shielding film etching step (step 4): 60 seconds to 200 seconds

·중간막(4)의 각 에칭 공정(공정 5, 공정 9)의 1 공정당 프로세스 시간: 5분 내지 10분-Process time per process of each etching process (process 5, process 9) of the intermediate film 4: 5 minutes to 10 minutes

·차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)의 1 공정당 프로세스 시간: 500초 내지 2000초・Process time per step of the light-shielding film side etching step (step 6): 500 seconds to 2000 seconds

·반투과막 에칭 공정(공정 7)의 프로세스 시간: 20초 내지 100초・Process time of the semi-transmissive film etching step (Step 7): 20 seconds to 100 seconds

·덧붙여서, 반투과막(3) 및 차광막(5)의 각 에칭 레이트는, 일례로서 1nm/sec 정도이고, 중간막(4)의 에칭 레이트는, 일례로서 4nm/min 정도이다.- Incidentally, each etching rate of the semi-transmissive film 3 and the light shielding film 5 is about 1 nm/sec as an example, and the etching rate of the intermediate film 4 is about 4 nm/min as an example.

다음으로, 묘화 공정(공정 2)의 설명 부분에서 다루었던, 레지스트 패턴의 설계(레지스트막(6)의 에지(6a)의 설계상의 위치)의 상세에 대하여 설명한다.Next, the details of the design of the resist pattern (the design position of the edge 6a of the resist film 6), which were dealt with in the description part of the drawing process (step 2), will be described.

반투과막(3)의 에지(3a)의 위치가 설계상의 위치에서 마무리되는 것은, 반투과막 에칭 공정(공정 7)에 있어서이다. 여기서, 레지스트막(6)의 에지(6a)의 설계상의 위치와 반투과막(3)의 에지(3a)의 설계상의 위치의 관계를 도 8에 나타낸다. 도 8에서 알 수 있듯이, 양자의 차이 A는 다음 식으로 나타난다. 또한, 상기 각 에칭 공정에 있어서, 반투과막(3), 중간막(4) 및 차광막(5)의 각각은, 막두께 방향 및 내측 방향으로 동일한 속도(에칭 레이트)로 에칭되어 간다고 가정한다(이하, 마찬가지).It is in the semi-transmissive film etching process (step 7) that the position of the edge 3a of the semi-transmissive film 3 is finished at the design position. Here, the relationship between the design position of the edge 6a of the resist film 6 and the design position of the edge 3a of the semi-transmissive film 3 is shown in FIG. As can be seen from FIG. 8 , the difference A between the two is expressed by the following equation. Further, in each of the above etching steps, it is assumed that each of the semi-transmissive film 3, the intermediate film 4, and the light-shielding film 5 is etched at the same rate (etch rate) in the film thickness direction and the inward direction (hereinafter referred to as the etching rate). , same here).

차이 A = 반투과막(3)의 막두께 FT3 + 공정 7에서의 과에칭량 OE3Difference A = film thickness of semi-permeable film 3 FT3 + overetching amount OE3 in step 7

+ 중간막(4)의 막두께 FT4 + 공정 5에서의 과에칭량 OE4+ Film thickness FT4 of the intermediate film 4 + Over-etching amount OE4 in step 5

+ 차광막(5)의 막두께 FT5 + 공정 4에 있어서의 과에칭량 OE5+ Film thickness FT5 of light-shielding film 5 + Over-etching amount OE5 in step 4

따라서, 레지스트막(6)의 에지(6a)의 설계상의 위치, 즉 레지스트 패턴의 묘화 데이터는, 반투과막(3)의 에지(3a)의 설계상의 위치에 대하여, 차이 A만큼 외측으로 오프셋된 데이터가 된다.Therefore, the design position of the edge 6a of the resist film 6, that is, the writing data of the resist pattern, is outwardly offset by a difference A with respect to the design position of the edge 3a of the semi-transmissive film 3 become data.

또한, 차광막(5)의 에지(5a)의 위치가 설계상의 위치에서 마무리되는 것도, 반투과막 에칭 공정(공정 7)에 있어서이다. 여기서, 레지스트막(6)의 에지(6a)의 설계상의 위치와 차광막(5)의 에지(5a)의 설계상의 위치의 관계를 도 9에 나타낸다. 도 9로부터 알 수 있듯이, 양자의 차이 B는 다음 식으로 표현된다.It is also in the semi-transmissive film etching process (step 7) that the position of the edge 5a of the light-shielding film 5 is finished at the design position. Here, the relationship between the design position of the edge 6a of the resist film 6 and the design position of the edge 5a of the light shielding film 5 is shown in FIG. As can be seen from FIG. 9 , the difference B between the two is expressed by the following equation.

차이 B = 반투과막(3)의 막두께 FT3 + 공정 7에서의 과에칭량 OE3Difference B = film thickness of semi-permeable film 3 FT3 + overetching amount OE3 in step 7

+ 공정 6에서의 총 사이드 에칭량(SE5-1~3)+ Total side etching amount in process 6 (SE5-1~3)

+ 차광막(5)의 막두께 FT5 + 공정 4에서의 과에칭량 OE5+ Film thickness of light shielding film 5 FT5 + Over-etching amount OE5 in step 4

따라서, 이 식을 기반으로, 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)의 각 공정 6-1, 6-2, 6-3에서의 사이드 에칭량을 적절히 설정함으로써, 차광막(5)의 에지(5a)의 위치를 설계상의 위치에서 마무리할 수 있다.Therefore, based on this formula, by appropriately setting the side etching amount in each step 6-1, 6-2, 6-3 of the light-shielding film side etching step (step 6), the edge 5a of the light-shielding film 5 is The location can be finished at the design location.

다음으로, 그라데이션부(31)의 투과율 구배에 대하여 설명한다.Next, the transmittance|permeability gradient of the gradation part 31 is demonstrated.

도 10의 상부도면은 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)및 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)에 의한 포토마스크 블랭크의 적층막 구조의 변화를 나타낸 것이고, 도 10의 하부도면은 다계조 포토마스크(1)를 나타낸 것으로서, 양 도면은, 면 방향의 위치가 상하 방향에서 합쳐진 상태로 기재되어 있다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)에 의한 차광막(5)의 단계적인 에지(5a)의 위치와, 중간막(4)의 에지(4a)및 각 단부(4d, 4e, 4f)의 경계의 위치는, 중간막(4)의 각 단부(4d, 4e, 4f)의 사이드 에칭이 발생함으로써 다소 어긋나지만, 상관성이 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 중간막(4)의 에지(4a)및 각 단부(4d, 4e, 4f)의 경계의 위치, 그라데이션부(31)의 에지(3a)및 그라데이션부(31)의 경계(3b, 3c)의 위치는, 중간 막(4)의 각 단부(4d, 4e, 4f)의 사이드 에칭이 발생함으로써 다소 어긋나지만, 상관성이 있다는 것을 알 수 있다. 그리고, 이들로부터, 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)에 의한 차광막(5)의 단계적인 에지(5a)의 위치와, 그라데이션부(31)의 에지(3a) 및 그라데이션부(31)의 경계(3b, 3c)의 위치는, 중간막(4)의 각 단부(4d, 4e, 4f)의 사이드 에칭이 발생함으로써 다소 어긋나지만, 상관성이 있다는 것을 알 수 있다.The upper view of FIG. 10 shows the change of the laminated film structure of the photomask blank by the intermediate film surface etching process (Step 5) and the light-shielding film side etching process (Step 6), and the lower view of FIG. 10 shows the multi-gradation photomask 1 ), and both figures are described in a state where the positions in the plane direction are merged in the vertical direction. As can be seen from this, the position of the stepwise edge 5a of the light-shielding film 5 by the light-shielding film side etching process (Step 6), the edge 4a of the intermediate film 4, and each end 4d, 4e, Although the position of the boundary of 4f) is slightly shifted due to the occurrence of side etching of the respective ends 4d, 4e, and 4f of the intermediate film 4, it can be seen that there is a correlation. Further, the position of the edge 4a of the intermediate film 4 and the boundary of the respective ends 4d, 4e, 4f, the edge 3a of the gradation portion 31 and the boundary 3b, 3c of the gradation portion 31 Although the positions are slightly shifted due to the occurrence of side etching of the respective ends 4d, 4e, and 4f of the intermediate film 4, it can be seen that there is a correlation. And, from these, the position of the edge 5a of the light shielding film 5 stepwise by the light shielding film side etching process (step 6), the edge 3a of the gradation part 31, and the boundary 3b of the gradation part 31 , 3c) is slightly shifted due to the occurrence of side etching of the respective ends 4d, 4e, and 4f of the intermediate film 4, but it can be seen that there is a correlation.

따라서, 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)의 각 공정 6-1, 6-2, 6-3에서의 사이드 에칭량을 적절히 설정함으로써, 그라데이션부(31)의 투과율 구배를 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 10의 하부도면 (및 도 1)에 나타낸 예는, 사이드 에칭량을 균등하게 함으로써 그라데이션부(31)의 투과율 구배가 선형이 되는 예이다. 또한, 도 11(a)에 나타내는 예는, 영역의 폭이 반투과막(3)의 에지(3a)를 향해 점점 넓어지고, 그라데이션부(31)의 투과율 구배가 곡선이 되는 예이다. 또한, 도 11(b)에 나타난 예는, 영역의 폭이 반투과막(3)의 에지(3a)를 향해 점점 좁아지고, 그라데이션부(31)의 투과율 구배가 곡선이 되는 예이다.Therefore, the transmittance|permeability gradient of the gradation part 31 can be set suitably by setting the side etching amount in each process 6-1, 6-2, 6-3 of the light shielding film side etching process (process 6) suitably. For example, the example shown in the lower drawing of FIG. 10 (and FIG. 1) is an example in which the transmittance|permeability gradient of the gradation part 31 becomes linear by equalizing the side etching amount. In the example shown in Fig. 11A, the width of the region gradually widens toward the edge 3a of the semi-transmissive film 3, and the transmittance gradient of the gradation portion 31 becomes a curve. Further, the example shown in FIG. 11(b) is an example in which the width of the region gradually becomes narrower toward the edge 3a of the semi-transmissive film 3, and the transmittance gradient of the gradation portion 31 becomes a curve.

다음으로, 포토마스크 블랭크의 설명 부분에서 다룬 중간막(4)의 막두께에 대하여 설명한다.Next, the film thickness of the intermediate film 4 dealt with in the description part of the photomask blank is demonstrated.

도 12로부터 알 수 있듯이, 차광막(5)의 돌출 단부(5b)의 오버행량은 다음 식으로 표시된다.12, the amount of overhang of the protruding end 5b of the light shielding film 5 is expressed by the following equation.

오버행량 = 중간막(4)의 막두께 FT4Overhang amount = film thickness FT4 of the interlayer film 4

- {막두께 FT4/(그라데이션부(31)의 계조수 + 1)- {film thickness FT4/(number of gradations in the gradation part 31 + 1)

+ 공정 5에서의 과에칭량 OE4}+ Over-etching amount OE4 in step 5}

+ 공정 9-3에서의 과에칭량 OE4+ Over-etching OE4 in process 9-3

이 식으로부터, 중간막(4)의 막두께(FT4)는, 다음 식으로 표현된다.From this equation, the film thickness FT4 of the interlayer film 4 is expressed by the following equation.

막두께 FT4 = (오버행량 + 공정 5에서의 과에칭량 OE4Film thickness FT4 = (Overhang amount + Over-etching amount OE4 in step 5)

- 공정 9-3에서의 과에칭량 OE4)- Over-etching OE4 in process 9-3)

/ {1 - 1/(그라데이션부(31)의 계조수 + 1)}/ {1 - 1/(number of gradations in the gradation unit 31 + 1)}

여기서, 오버행량은 돌출단부(5b)의 늘어짐에 의한 변형을 방지하기 위해 150nm 이하로 되는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 각 과에칭량 OE4가 15nm, 그라데이션부(31)가 3계조로 했을 경우, 중간막(4)의 막두께는 200nm 이하가 된다.Here, the amount of overhang is preferably 150 nm or less in order to prevent deformation due to sagging of the protruding end portion 5b. Then, when each overetching amount OE4 is 15 nm and the gradation part 31 is 3 gradations, the film thickness of the intermediate film 4 is 200 nm or less.

다음으로, 중간막(4)의 막두께의 하한에 있어서, 적절한 그라데이션부(31)를 형성하기 위해서는, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)및 중간막 분할 에칭 공정(공정 9)에 있어서의 중간막 4의 막두께 제어가 중요해진다. 에칭 레이트가 너무 높으면 중간막(4)의 막두께 제어가 어려워진다. 반대로, 에칭 레이트가 너무 낮으면, 프로세스 시간이 걸려, 생산성이 저하된다. 그래서, 에칭 레이트는 4nm/min 정도이며, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)및 중간막 분할 에칭 공정(공정 9)의 1 공정당 프로세스 시간은 7.5분 정도가 바람직하다.Next, in the lower limit of the film thickness of the intermediate film 4, in order to form an appropriate gradation portion 31, the film of the intermediate film 4 in the intermediate film surface etching process (Step 5) and the intermediate film division etching process (Step 9) Thickness control becomes important. When the etching rate is too high, it becomes difficult to control the film thickness of the intermediate film 4 . Conversely, if the etching rate is too low, the process takes time and productivity is lowered. Therefore, the etching rate is about 4 nm/min, and the process time per step of the intermediate film surface etching step (Step 5) and the intermediate film divided etching step (Step 9) is preferably about 7.5 minutes.

그렇게 하면, 중간막(4)의 막두께 FT4는 다음 식으로 표현된다.Then, the film thickness FT4 of the intermediate film 4 is expressed by the following equation.

막두께 FT4=(그라데이션부(31)의 계조수 + 1) Х 30nmFilm thickness FT4 = (number of gradations in the gradation section 31 + 1) Х 30 nm

이상으로부터, 중간막(4)의 막두께를 90nm 내지 200nm의 범위로 설정함으로써, 2계조 내지 5계조의 그라데이션부(31)(즉, 4계조 내지 7계조의 고정밀 다계조 포토마스크)를 제조할 수 있다.From the above, by setting the film thickness of the intermediate film 4 in the range of 90 nm to 200 nm, the gradation part 31 of 2 to 5 gradations (that is, a high-precision multi-gradation photomask having 4 to 7 gradations) can be manufactured. have.

다음으로, 다계조 포토마스크(1)의 전체 패턴에 대하여 설명한다.Next, the entire pattern of the multi-gradation photomask 1 will be described.

다계조 포토마스크(1)의 단위 패턴(1A)은, 일례로서, 차광부(50)의 주변 영역 전역에 반투과부(30)(그라데이션부(31))를 구비하는 형태이다. 도 13(a)는 복수의 단위 패턴(1A), …을 서로 간격을 크게 벌려(투과부(20)의 영역을 충분히 넓게 하여) 2차원적으로 일정한 피치(pitch, 간격)로 배치한 아일랜드(island)형(볼록형)의 다계조 포토마스크(1)이다. 도 13(b)는 차광부(50)의 영역을 충분히 넓게 한 복수의 단위 패턴(1A), …을 서로 접근시켜서(투과부(20)의 영역을 충분히 좁게 하여) 정피치에 배치한 홀형(오목형)의 다계조 포토마스크(1)이다.As an example, the unit pattern 1A of the multi-gradation photomask 1 has a form in which the semi-transmissive portion 30 (the gradation portion 31 ) is provided over the entire peripheral region of the light-shielding portion 50 . 13(a) shows a plurality of unit patterns 1A, ... It is an island type (convex type) multi-gradation photomask 1 in which the distances are widened from each other (by making the area of the transmission part 20 sufficiently wide) and arranged at a two-dimensionally constant pitch (pitch, spacing). 13(b) shows a plurality of unit patterns 1A in which the area of the light-shielding portion 50 is sufficiently wide, ... It is a hole type (concave type) multi-gradation photomask 1 which is arranged at regular pitch by approaching each other (by narrowing the area of the transmission part 20 sufficiently).

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Various changes are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

상기 실시 형태에서는, 다계조 포토마스크가 5계조이다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 중간막의 계단의 단수를 4단 이상(중단부를 2단 이상)으로 하고, 그라데이션부의 중간부를 2개 이상 형성하는 것에 의해, 6계조 이상의 다계조 포토마스크를 제조할 수 있다. 혹은, 중간막의 계단의 단수를 2단(중단부를 마련하지 않음)으로 하고, 그라데이션부의 중간부를 형성하지 않음으로써, 4계조의 다계조 포토마스크를 제조할 수 있다.In the above embodiment, the multi-gradation photomask has 5 gradations. However, the present invention is not limited thereto. A multi-gradation photomask of 6 or more gradations can be manufactured by setting the number of steps of the interlayer film to 4 or more (the middle part is 2 or more steps) and forming two or more intermediate parts of the gradation part. Alternatively, a multi-gradation photomask having four gradations can be manufactured by setting the number of steps of the interlayer film to two (no intermediate portions are provided) and not forming the intermediate portions of the gradation portions.

또한, 상기 실시 형태에서는, 그라데이션부(31)가 반투과부(30) 전역에 마련되어 반투과부(30)와 일치하는 것이다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 그라데이션부는 반투과부의 일부에 마련되는 것이어도 된다.Moreover, in the said embodiment, the gradation part 31 is provided in the whole area of the semi-transmissive part 30, and it coincides with the semi-transmissive part 30. As shown in FIG. However, the present invention is not limited thereto. The gradation part may be provided in a part of the semi-transmissive part.

또한, 상기 실시 형태에서는, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)및 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)은, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)을 시작으로 하여, 복수회 교대로 반복된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5) 및 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)은, 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)을 시작으로 하여, 복수회 교대로 반복되도록 해도 된다. 또한, 도 14 및 도 15의 예에서는, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5)의 횟수는 그라데이션부(31)의 계조 수와 동일한 횟수이다. 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)의 횟수는 (그라데이션부(31)의 계조 수 + 1)회이다. 다르게 표현하면, 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)의 횟수는(중간막 표면 에칭 공정(공정 5)의 횟수 +1)회이다.Moreover, in the said embodiment, the interlayer film surface etching process (process 5) and the light-shielding film side etching process (process 6) are repeated a plurality of times, starting with the interlayer film surface etching process (process 5). However, the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIGS. 14 and 15 , the interlayer film surface etching step (Step 5) and the light-shielding film side etching step (Step 6) are alternated a plurality of times, starting with the light-shielding film side etching step (Step 6). may be repeated. 14 and 15 , the number of interlayer film surface etching steps (step 5) is the same as the number of gradations in the gradation portion 31 . The number of times of the light shielding film side etching step (step 6) is (the number of gradations in the gradation section 31 + 1) times. In other words, the number of times of the light shielding film side etching process (process 6) is (the number of times of the interlayer film surface etching process (process 5) +1).

또한, 상기 실시 형태 및 도 14 및 도 15의 예에서는 중간막 표면 에칭 공정(공정 5) 및 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6) 중 어느 하나가 1 공정 많다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이, 중간막 표면 에칭 공정(공정 5) 및 차광막 사이드 에칭 공정(공정 6)은, 어느 것이 시작인지를 불문하고, 동일한 공정수이어도 된다.Moreover, in the said embodiment and the example of FIGS. 14 and 15, either one of an interlayer film surface etching process (process 5) and a light-shielding film side etching process (process 6) is one process more. However, the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIGS. 16 and 17 , the interlayer film surface etching step (step 5) and the light shielding film side etching step (step 6) may have the same number of steps regardless of which one is started.

또한, 상기 실시형태에서는, 플라즈마 처리 공정(공정 10)은, 1회째의 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-1) 및 2회째의 중간막 분할 에칭 공정(공정 9-2)후에 수행된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 플라즈마 처리 공정(공정 10)은 마지막의 중간막 분할 에칭 공정 후에도 수행되도록 해도 된다.Further, in the above embodiment, the plasma treatment step (Step 10) is performed after the first interlayer divided etching step (Step 9-1) and the second interlayer divided etching step (Step 9-2). However, the present invention is not limited thereto. The plasma treatment step (step 10) may be performed even after the last interlayer divided etching step.

또한, 본 발명에서는 차광막 대신에 위상 시프트 막이어도 된다. 하층의 반투과막과의 적층에 의해 광학 농도(OD값)가 2.7 이상이면 된다.In addition, in this invention, instead of a light shielding film, a phase shift film|membrane may be sufficient. The optical density (OD value) should just be 2.7 or more by lamination|stacking with the semi-transmissive film|membrane of the lower layer.

1…다계조 포토마스크, 1A…패턴, 2…투명 기판, 20…투과부, 3…반투과막, 3a…에지, 3b…경계, 3c…경계, 3d… 부분, 30…반투과부, 31…그라데이션부, 31A… 최외부, 31B… 중간부, 31C… 최내부, 4… 중간막(에칭 스토퍼막), 4a… 에지, 4b… 언더컷, 4c… 부분(표면부), 4d… 하단부, 4e… 중단부, 4f… 상단부, 5… 차광막, 5a… 에지, 5b… 돌출단부, 5c… 부분, 5d… 부분, 50… 차광부, 6… 레지스트막, 6a… 에지, 6b …잉여부One… Multi-gradation photomask, 1A… pattern, 2… Transparent substrate, 20 ... Transmissive part, 3... semipermeable membrane, 3a... edge, 3b... Boundary, 3c... border, 3d... Part, 30… transflective section, 31 . . . Gradient part, 31A... Outermost, 31B… Middle part, 31C... innermost, 4… Intermediate film (etch stopper film), 4a... edge, 4b... Undercut, 4c... part (surface part), 4d... lower part, 4e... Interruption, 4f... upper part, 5... shading film, 5a... edge, 5b... protruding end, 5c... Part, 5d… Part, 50... shading part, 6... resist film, 6a... edge, 6b... surplus

Claims (13)

투과부, 반투과부 및 차광부를 구비하고, 반투과부에서, 투과율이 반투과부와 투과부의 경계를 향해 단계적으로 높아지는 복수의 영역으로 구성되는 그라데이션부를 구비하는, 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,
소정의 패턴 형상을 갖고, 투명 기판 위에 적층되는 반투과막과, 반투과막과 상이한 에칭 특성을 갖고, 반투과막 위에 겹치도록 적층되는 중간막과, 소정의 패턴 형상 및 반투과막과 동일한 에칭 특성을 갖고, 중간막의 주변 영역의 적어도 일부가 노출되도록 중간막 위에 적층되는 차광막을 구비하고, 중간막의 노출된 부분의 적어도 일부가 투명 기판에 가까울수록 에지가 외측으로 넓어지는 형상을 갖는, 이들 적층막 구조로 이루어지는 중간체를 준비하는 중간체 준비 공정과,
중간막의 노출된 부분을 복수회로 나누어 에칭하여 최종적으로 제거하는 중간막 분할 에칭 공정과,
최종회를 제외하거나 또는 최종회를 포함하는 각회의 에칭 후에, 반투과막의 노출된 부분을 플라즈마 처리하여 해당 부분의 투과율을 변경하는 플라즈마 처리 공정을 구비하는,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
A method for manufacturing a multi-gradation photomask comprising: a transmissive part, a semi-transmissive part, and a light-shielding part;
A semi-transmissive film having a predetermined pattern shape and laminated on a transparent substrate, an intermediate film having etching characteristics different from that of the semi-transmissive film and stacked so as to overlap the semi-transmissive film, and a predetermined pattern shape and the same etching characteristics as the semi-transmissive film and a light-shielding film laminated on the intermediate film so that at least a portion of the peripheral region of the intermediate film is exposed, and at least a portion of the exposed portion of the intermediate film has a shape in which the edge widens outward as it approaches the transparent substrate. An intermediate preparation process for preparing an intermediate consisting of
an intermediate film division etching process in which the exposed portion of the intermediate film is divided into a plurality of times and etched to be finally removed;
After each etching except the last time or including the last time, plasma treatment of the exposed portion of the semi-permeable film to change the transmittance of the portion is provided,
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
제1항에 있어서,
중간체 준비 공정은 중간체를 제조하는 중간체 제조 공정을 포함하고,
중간체 제조 공정은,
포토마스크 블랭크의 표면에 레지스트막을 형성하는 레지스트막 형성 공정과,
소정의 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
레지스트 패턴을 마스크로 하여, 차광막의 노출된 부분을 에칭하여 제거하는 차광막 에칭 공정과,
차광막을 마스크로 하여, 중간막의 노출된 부분 중, 막두께 방향에 있어서의 소정의 깊이의 부분을 에칭하여 제거하는 중간막 표면 에칭과, 차광막 중에서 노출된 에지의 단면으로부터 내측 방향에 있어서의 소정의 깊이의 부분을 에칭하여 제거하는 차광막 사이드 에칭을 복수회 교대로 반복함으로써, 중간막의 해당 부분을 투명 기판에 가까울수록 에지가 외측으로 넓어지는 형상으로 정형하는 정형 공정과,
중간막을 마스크로 하여, 반투과막의 노출된 부분을 에칭하여 제거하는 반투과막 에칭 공정과,
레지스트막을 제거하는 레지스트막 제거 공정을 구비하는,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
According to claim 1,
The intermediate preparation process includes an intermediate preparation process for preparing the intermediate;
The intermediate manufacturing process is
A resist film forming step of forming a resist film on the surface of the photomask blank;
a resist pattern forming step of forming a predetermined resist pattern;
A light-shielding film etching step of etching and removing the exposed portion of the light-shielding film using the resist pattern as a mask;
Using the light-shielding film as a mask, interlayer surface etching for etching and removing a portion of the exposed portion of the intermediate film having a predetermined depth in the film thickness direction, and a predetermined depth inward from the end surface of the exposed edge in the light-shielding film A shaping process of forming the part of the intermediate film into a shape in which the edge is wider outward as it approaches the transparent substrate by alternately repeating the light-shielding film side etching a plurality of times to etch and remove the portion of the
A semi-transmissive film etching step of etching and removing the exposed portion of the semi-transmissive film using the intermediate film as a mask;
A resist film removal step of removing the resist film, comprising:
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
제2항에 있어서,
정형 공정은 중간막의 해당 부분을 계단 모양으로 정형하는,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The shaping process is to shape the corresponding part of the interlayer into a stepped shape,
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
제2항에 있어서,
중간막 표면 에칭 및 차광막 사이드 에칭의 횟수는 그라데이션부의 계조수에 기초하여 설정되는,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The number of interlayer film surface etching and light shielding film side etching is set based on the number of gradations in the gradation part,
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
제2항에 있어서,
각 회의 중간막 표면 에칭의 에칭량은, 각 회의 중간막 표면 에칭의 에칭량의 합계가 중간막의 막두께와 같거나 또는 중간막의 막두께보다 커지도록 설정되는,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
the etching amount of each interlayer film surface etching is set such that the sum of the etching amounts of each interlayer film surface etching is equal to the film thickness of the intermediate film or larger than the film thickness of the intermediate film;
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
제2항에 있어서,
각 회의 차광막 사이드 에칭의 에칭량은 그라데이션부의 투과율 구배에 기초하여 설정되는,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The etching amount of each light shielding film side etching is set based on the transmittance gradient of the gradation part,
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
제2항에 있어서,
레지스트 패턴의 그라데이션부에 대응하는 부분의 에지의 위치는, 반투과막 에칭 공정 후의 반투과막의 에지의 위치에 대해 반투과막, 중간막 및 차광막의 막두께의 합계값 또는 이 합계값보다 큰 값으로 바깥쪽으로 오프셋한 위치인,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The position of the edge of the portion corresponding to the gradation part of the resist pattern is the sum of the film thicknesses of the semi-transmissive film, the intermediate film, and the light-shielding film with respect to the position of the edge of the semi-transmissive film after the semi-transmissive film etching process, or a value greater than this sum. position offset outward,
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
제1항에 있어서,
중간막으로서, 반투과막 및 차광막보다도 에칭 레이트가 낮은 막이 선택되는,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
According to claim 1,
A film having a lower etching rate than that of the semi-transmissive film and the light-shielding film is selected as the intermediate film,
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
제1항에 있어서,
중간막 분할 에칭 및 플라즈마 처리의 횟수는, 그라데이션부의 계조수에 기초하여 설정되는,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
According to claim 1,
The number of interlayer division etching and plasma processing is set based on the number of gradations in the gradation part,
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
제1항에 있어서,
각 회의 플라즈마 처리의 처리 시간은 그라데이션부의 투과율 구배에 기초하여 설정되는,
다계조 포토마스크의 제조 방법.
According to claim 1,
The processing time of each plasma treatment is set based on the transmittance gradient of the gradation part,
A method of manufacturing a multi-gradation photomask.
투과부, 반투과부 및 차광부를 구비한 다계조 포토마스크로서,
소정의 패턴 형상을 갖고, 투명 기판 위에 적층되는 반투과막과,
반투과막과 상이한 에칭 특성을 가지며, 반투과막의 주변 영역의 적어도 일부가 노출되도록 반투과막 위에 적층되는 중간막과,
소정의 패턴 형상 및 반투과막과 동일한 에칭 특성을 갖고 중간막 위에 겹치도록 적층되는 차광막을 구비하고,
 반투과막의 노출된 부분의 적어도 일부는, 투과율이 반투과막의 에지를 향해 단계적으로 높아지는 복수의 영역으로 구성되는 그라데이션부를 구비하는,
다계조 포토마스크.
A multi-gradation photomask having a transmissive part, a semi-transmissive part, and a light-shielding part, comprising:
A semi-transmissive film having a predetermined pattern shape and laminated on a transparent substrate;
an interlayer film having etching properties different from that of the semi-transmissive film and laminated on the semi-transmissive film such that at least a portion of a peripheral region of the semi-transmissive film is exposed;
A light-shielding film having a predetermined pattern shape and etching characteristics identical to those of the semi-transmissive film and stacked so as to overlap on the intermediate film;
At least a part of the exposed portion of the semi-transmissive film is provided with a gradation portion composed of a plurality of regions in which the transmittance is increased step by step toward the edge of the semi-permeable film,
Multi-gradation photomask.
제11항에 있어서,
중간막의 에지가 차광막의 에지보다도 내측으로 들어가는 것에 의해, 차광막의 에지의 하방에, 중간막이 존재하지 않는 언더컷이 형성되고, 이에 더불어 차광막의 단부가 오버행하여 돌출단부가 되는,
다계조 포토마스크.
12. The method of claim 11,
When the edge of the interlayer film goes inward than the edge of the light-shielding film, an undercut in which the interlayer film does not exist is formed below the edge of the light-shielding film.
Multi-gradation photomask.
제11항에 있어서,
중간막의 막두께는 90nm 이상 200nm 이하인,
다계조 포토마스크.
12. The method of claim 11,
The film thickness of the intermediate film is 90 nm or more and 200 nm or less,
Multi-gradation photomask.
KR1020220027401A 2021-03-04 2022-03-03 Method for manufacturing multi-tone photomask, and multi-tone photomask KR20220125182A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021034669A JP2022135083A (en) 2021-03-04 2021-03-04 Manufacturing method of multi-gradational photomask and multi-gradational photomask
JPJP-P-2021-034669 2021-03-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220125182A true KR20220125182A (en) 2022-09-14

Family

ID=83067727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220027401A KR20220125182A (en) 2021-03-04 2022-03-03 Method for manufacturing multi-tone photomask, and multi-tone photomask

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2022135083A (en)
KR (1) KR20220125182A (en)
CN (1) CN115016224A (en)
TW (1) TWI805246B (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011209759A (en) 2011-07-22 2011-10-20 Hoya Corp Method of manufacturing five-tone photomask and method of transferring pattern

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011027878A (en) * 2009-07-23 2011-02-10 Hoya Corp Multi-gradation photomask, method of manufacturing the same, and pattern transfer method
JP2011102913A (en) * 2009-11-11 2011-05-26 Hoya Corp Method for manufacturing multi-gradation photomask and multi-gradation photomask
JP5917020B2 (en) * 2010-06-29 2016-05-11 Hoya株式会社 Manufacturing method of mask blank and multi-tone mask
JP5686216B1 (en) * 2013-08-20 2015-03-18 大日本印刷株式会社 Mask blank, phase shift mask, and manufacturing method thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011209759A (en) 2011-07-22 2011-10-20 Hoya Corp Method of manufacturing five-tone photomask and method of transferring pattern

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022135083A (en) 2022-09-15
TWI805246B (en) 2023-06-11
CN115016224A (en) 2022-09-06
TW202235992A (en) 2022-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101333899B1 (en) Multi-gray scale photomask, manufacturing method of multi-gray scale photomask, pattern transfer method, and manufacturing method of thin film transistor
KR20110103872A (en) Multi-gray scale photomask, manufacturing method of multi-gray scale photomask, and pattern transfer method
KR20060055527A (en) Method of producing phase shift masks
KR20110083583A (en) Multi-gray scale photomask, manufacturing method of multi-gray scale photomask, pattern transfer method, and manufacturing method of thin film transistor
KR20180099601A (en) Method of manufacturing a photomask, a photomask and method of manufacturing a display device
KR20110110010A (en) Multi-gray scale photomask, manufacturing method of multi-gray scale photomask, blank for multi-gray scale photomask, and pattern transfer method
CN109388018B (en) Method for correcting photomask, method for manufacturing photomask, and method for manufacturing display device
KR101656456B1 (en) Half-tone phase shift photomask blank and half-tone phase shift photomask and methods of fabricating the same
CN106597807B (en) Method for manufacturing photomask, photomask and method for manufacturing display device
CN116626982A (en) Method for manufacturing photomask, and method for manufacturing device for display apparatus
KR20150097653A (en) Phase shift mask production method, phase shift mask and phase shift mask production device
KR100886419B1 (en) Method of manufacturing phase shift mask and phase shift mask
KR20220125182A (en) Method for manufacturing multi-tone photomask, and multi-tone photomask
JP5193715B2 (en) Multi-tone photomask
KR20200107811A (en) Method for correcting photomask, method for manufacturing photomask, photomask, and method for manufacturing display device
KR20090109492A (en) Multi-gray scale photomask, manufacturing method of multi-gray scale photomask, pattern transfer method, and manufacturing method of thin film transistor
JP6322682B2 (en) Pattern transfer method, display device manufacturing method, and multi-tone photomask
JP7489821B2 (en) Photomask manufacturing method
JP7214815B2 (en) Photomask and its manufacturing method
JP2005025230A (en) Halftone phase shift mask and its manufacturing method
KR102603098B1 (en) Method for manufacturing photomask
JP7393573B1 (en) Photomask manufacturing method
TWI838928B (en) Method for manufacturing photomask blank and method for manufacturing photomask
JP2023071123A (en) Manufacturing method of photomask blank and manufacturing method of photomask
JP2024006265A (en) Method for producing photomask, and photomask